コイルの相互誘導と相互インダクタンス
次に、コイルが二つ並んでいる状態を考えてみましょう。それぞれのコイルをコイルA、コイルBとします。コイルAに流れる電流が変化すると、その周りの磁界が変化します。これにより、コイルA自身だけでなく隣接するコイルBにも電磁誘導により誘導起電力が発生します。このように他のコイルにより誘導起電力が発生する現象を相互誘導と言います。
コイルBに発生する誘導電圧VBは、時間ΔT[s]の間のコイルAを流れる電流の変化量ΔIA[A]に比例し、次式で表すことができます。
VB = -M(ΔIA / Δt) [V]
この比例定数Mをコイルの相互インダクタンスといい、自己インダクタンスと同様に単位H(ヘンリー)で表されます。
ソレノイドコイルの場合の相互インダクタンスを考えてみましょう。ソレノイドコイルAは巻き数NA,芯の透磁率μ,長さl,断面積Sとし、ソレノイドコイルBは巻き数NBとします。また、コイルAで発生した磁束は漏れること無くコイルBを貫くとします。コイルAに電流Iが流れるとすると、発生する磁束は、
Φ = BS =(μNAI / l) * S (2)
となることを求めましたね。
ここで、電磁誘導によりコイルBに発生する誘導電圧をVBは、
VB = -NB(dΦ/dt)
で表されます。コイルBに発生する電圧であるため、コイルBの巻き数が関わってくることに注意してください。この式に(2)で求めたΦの値を代入すると、
VB = -NB * ( (μN dI / l) * S ) / dt
= -(μNANBS / l ) * (dI / dt)
となるので、相互インダクタンスMは
M = μNANBS / l
であることが分かると思います。
さらに、コイルAにかかる電圧VAとコイルBにかかる電圧VBの比率についても考えてみましょう。自己誘導の式と相互誘導の式より、VAとVBはそれぞれ次のようになります。
VA = -(μNA2S / l ) * (dI / dt)
VB = -(μNANBS / l ) * (dI / dt)
よって、
VA / VB = NA / NB
となります。