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コイルの自己誘導と自己インダクタンス

 導線に電流が流れると、それに応じて導線の周囲には磁界が発生します。さらにその一方で、コイルの周りの磁界を変化させると、電磁誘導によりコイルには電流が流れるということを説明しましたね。それでは、もしコイルに流れる電流を変化させたら、一体どうなるのでしょうか?
 コイルに流れる電流が変化することで、コイルの周囲の磁界が変化します。するとレンツの法則により、その変化を妨げようと逆方向に誘導起電力が発生します。この現象を、自己誘導と言います。

 自己誘導は変化を妨げようとして発生する現象であるため、当然ながら変化が激しい程誘導起電力が大きくなります。自己誘導により発生する誘導電圧V[V]は、時間ΔT[s]の間のコイルを流れる電流の変化量ΔI[A]に比例し、次式で表すことができます。
 V = -L(ΔI / Δt) [V]
この比例定数Lをコイルの自己インダクタンスといい、単位H(ヘンリー)で表されます。
 ソレノイドコイルの場合の自己インダクタンスを考えてみましょう。ソレノイドコイルは、巻き数N,芯の透磁率μ,長さl,断面積Sとします。このコイルに電流Iが流れるとすると、発生する磁界は次式で表されます。
 H = NI / l
この時の磁束密度は、
 B = μH = μNI / l
コイルを貫く磁束は、
 Φ = BS =(μNI / l) * S (1)
となります。
ここで、電磁誘導により発生する誘導電圧Vは、
 V = -N(dΦ/dt)
で表されます。この式に(1)で求めたΦの値を代入すると、
 V = -N * ( (μN dI / l) * S ) / dt
  = -(μN2S / l ) * (dI / dt)
となるので、自己インダクタンスLは
 L = μN2S / l
であることが分かると思います。
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