自己誘導について
誘導は、電気伝導体が電流が流れるときに磁場内でエネルギーを蓄える能力を定量化する基本的な性質です。通常、誘導は”L”の記号で表され、ヘンリー(H)という単位で測定されます。電流が導体を流れると、それを取り巻く磁場が生成されます。電流が変化すると、磁場も変化し、導体を横切って電動力(EMF)または電圧が誘導され、電流の変化に反対します。この現象は電磁誘導として知られており、誘導の概念の基礎を形成しています。
誘導の2つのタイプ
自己誘導:自己誘導は、単一の導体やコイルの誘導を指します。ここでは、導体を流れる電流によって生成された変化する磁場が、導体自体に電圧を誘導します。この電圧は、自己誘導されたEMFと呼ばれ、電流の変化に反対します。コイルの自己誘導は、主にその形状、サイズ、コイル内の巻数、およびコイルが巻かれている芯材料(ある場合)によって決定されます。
相互誘導:2つ以上の導体やコイルが近接して配置されると、一方の導体を流れる電流によって生成された変化する磁場が、他の導体に電圧を誘導することがあります。この電圧は、相互に誘導されたEMFと呼ばれ、導体間の相対的な向きと距離、およびそれらの個々の誘導性に依存します。
自己誘導
自己誘導は、コイルまたはインダクター内で電流の変化がコイル自体内に電動力(EMF)を誘導する現象です。これは、電流の変化に伴ってコイルによって生成された磁場が変化し、この変化する磁場がファラデーの電磁誘導の法則に従ってコイルに電圧を誘導するために発生します。誘導されたEMFは、レンツの法則に記述されているように、電流の変化に反対します。
自己誘導、または単に誘導(L)とも呼ばれる、はコイルが自己誘導による電流の変化に反対する能力の尺度です。これは、コイルを通る電流の変化率に対する誘導されたEMFの比として定義されます:
EMFinduced = -L * (dI / dt) ここで:
- EMFinduced = コイル内の誘導されたEMF (V)
- L = 自己誘導 (H)
- dI/dt = コイルを通る電流の変化率 (A/s)
コイルの自己誘導は、その幾何学的形状、巻数、巻間の間隔、および芯材料(ある場合)に依存します。ソレノイド形状の空芯コイルの場合、自己誘導は以下の式を使用して計算できます:
L = (μ₀ * N2 * A) / l ここで:
- L = 自己誘導 (H)
- μ₀ = 真空の透磁率、約 4π x 10-7 H/m
- N = コイルの巻数
- A = コイルの断面積 (m2)
- l = コイルの長さ (m)
この式は、一様なコイルで断面積と巻数が一定である場合を想定しています。他のコイルの幾何学や磁気芯が存在する場合、計算はより複雑になるかもしれません。
自己誘導は、インダクタ、トランスフォーマー、モーターやソレノイドなどの誘導性負荷を含む様々な電気および電子回路において重要な性質です。これは回路の過渡