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自己誘導作用とインダクタンス

自己誘導作用とインダクタンス

交流に接続されたコイルは抵抗として働きます。

自己誘導作用とインダクタンス、自己誘導起動電力と電流の関係、誘導リアクタンスについてみていきましょう。

 

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自己誘導作用とインダクタンス

コイルに電流を流すとコイルには磁界が発生します。

直流は電流の大きさや方向が一定のため、発生した磁界に変化はありません。

しかし、交流を流した場合は電流の変化によって磁界が変化し、電磁誘導作用によって起電力が生まれます。

これを自己誘導作用といいます。

また、この起電力を自己誘導起電力といいます。

自己誘導作用は、コイルの大きさやコイルの巻きすうなどによって、自己誘導起電力が決まります。

このコイルの性能を「インダクタンス」といいます。

インダクタンスの記号はLで単位はヘンリー[H]です。

自己誘導起電力は、電流の変化を妨げようとする向きに発生するので、抵抗のような働きをします。

この抵抗作用を「誘導リアクタンス」と呼びます。

単位は[Ω]です。

 

直流

コイルに直流を流すと磁界が発生します。

直流は電流が変化しないので磁界も変化しません。

このときのコイルの抵抗は0Ω

 

交流

コイルに交流を流すと、電流が変化するため、磁界も変化します。

この変化を打ち消す方向に起電力が誘導されます。

自己誘導起電力は抵抗のような働きをします。

・電流が最大の時、電流が増加から減少に切り替わる瞬間は、電流に変化がないため、コイルに電圧は発生しません。

・電流が変化するとコイルは電圧を発生します。

・電流が0のとき、コイルの電圧は最大になります。

 

 

自己誘導起電力と電流

コイルに流す電流を変化させると、レンツの法則により、逆起電力が起こる。この現象を自己誘導と言う。
逆起電力の大きさは、コイルに流す電流の変化率に比例する。即ち、比例定数をL,コイルに流れる電流がIだとして、コイルに発生する誘導起電力Vは、

で与えられる。Lを自己インダクタンス(自己誘導係数)と言う。
電流Iを定常的に流しているコイルの蓄えるエネルギーUは、

 

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誘導リアクタンス

交流回路における交流(正弦波)電流の流れにくさを表す量。

エネルギーを消費しない擬似的な抵抗。

インピーダンスの虚数部で、サセプタンスの逆数となる。交流回路において電流の流れを妨げる要素は、抵抗、インダクタンス(誘導係数)、キャパシタンス(静電容量)の三つである。

抵抗成分(おもに抵抗器)を流れる電流は、抵抗成分の両端の電圧と同位相であるのに対し、インダクター(インダクタンスを生じるもの。おもにコイル)を流れる電流は、インダクターの両端の電圧に対して位相がπ(パイ)ラジアン遅れる。

またキャパシター(キャパシタンスを生じるもの、おもにコンデンサー)を流れる電流は、キャパシターの両端の電圧に対して位相がπラジアン進む。

この性質は、交流理論で用いられる複素数(実数と虚数単位で表される数)表示では虚数で表される。

インダクターによるリアクタンスを誘導性リアクタンス、キャパシターによるリアクタンスを容量性リアクタンスという。交流回路のリアクタンスは、回路中の自己インダクタンス、相互インダクタンス、キャパシタンスおよび周波数によってその値が決まる。

1ボルトの交流(正弦波)電圧を加えたとき、1アンペアの交流(正弦波)電流が流れるリアクタンスを1オーム(Ω)と定めてある。記号はXで、インピーダンス(記号はZ)と抵抗成分(記号はR)との関係は、Z=R+jX(jは虚数単位)である。

 

まとめ

 

大きさと周波数が違う交流、位相が違う交流についてみてきました。

人類が抱えているエネルギー問題、

現在の暮らしを見つめなおして、

未来の暮らしを考えてみましょう。

それでは、最後まで読んでくださって

どうもありがとうございました!^^

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してくださると幸いです◎




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