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インダクタンスの動作原理は非常に抽象的です。インダクタンスとは何かを説明するために、基本的な物理現象から始めます。

1. 2つの現象と1つの法則：電気誘起磁気、磁気誘起電気、レンツの法則

1.1 電磁現象

高校の物理の実験があります。電流が流れる導体の隣に小さな磁針を置くと、小さな磁針の方向が変わり、電流の周囲に磁場が存在することがわかります。この現象は 1820 年にデンマークの物理学者エルステッドによって発見されました。

導体を円状に巻くと、導体の各円が発生する磁場が重なり合い、全体の磁場が強くなり、小さな物体を引き寄せることができます。図ではコイルに2～3Aの電流を流しています。エナメル線には定格電流制限があり、それを守らないと高温により溶けてしまいますのでご注意ください。

2. 磁気電気現象

1831年、イギリスの科学者ファラデーは、閉回路の導体の一部が磁場を切るように動くと、導体に電気が発生することを発見しました。前提条件として、回路と磁場は相対的に変化する環境にあるため、「動的」磁気電気と呼ばれ、生成される電流は誘導電流と呼ばれます。

モーターを使った実験ができます。一般的な DC ブラシ付きモーターでは、ステーター部分は永久磁石であり、ローター部分はコイル導体です。ローターを手動で回転させるということは、磁力線を切るために導体が動いていることを意味します。オシロスコープを使用してモーターの 2 つの電極を接続すると、電圧の変化を測定できます。発電機はこの原理に基づいて作られています。

3. レンツの法則

レンツの法則：磁束の変化によって生じる誘導電流の方向は、磁束の変化と逆の方向になります。

この文を簡単に理解すると、導体の周囲の磁場（外部磁場）が強くなると、その誘導電流によって発生する磁場が外部磁場と逆になり、全体の総磁場が外部磁場よりも弱くなるということです。磁場。導体の周囲の磁界（外部磁界）が弱くなると、導体の誘導電流により発生する磁界は外部磁界と逆になり、全体の磁界は外部磁界より強くなります。

レンツの法則を使用して、回路内の誘導電流の方向を決定できます。

2. スパイラルチューブコイル – インダクタがどのように動作するかを説明します。上記の 2 つの現象と 1 つの法則を理解した上で、インダクタがどのように動作するかを見てみましょう。

最も単純なインダクタはスパイラルチューブコイルです。

電源投入時の状況

スパイラルチューブの小さなセクションを切断すると、コイル A とコイル B の 2 つのコイルが見えます。

電源投入プロセス中の状況は次のとおりです。

①コイルAに青の実線の方向に電流を流し、これを外部励磁電流といいます。
②電磁気の原理により、外部励磁電流により磁場が発生し、その磁場が周囲空間に広がり始め、コイルBを覆います。これは、青い点線で示すように、コイルBが磁力線を切断することに相当します。
③磁気電気の原理によりコイルBに誘導電流が発生し、その方向は緑色の実線のように外部励磁電流とは逆になります。
④レンツの法則によれば、緑色の点線で示すように、誘導電流によって発生する磁場は外部励磁電流の磁場を打ち消すことになります。

電源投入後の状態が安定している（DC）

電源投入が安定すると、コイル A の外部励磁電流は一定となり、発生する磁界も一定になります。磁場はコイル B と相対運動しないため、磁気電気は存在せず、緑色の実線で表される電流は存在しません。このとき、インダクタは外部励磁の短絡に相当します。

3. インダクタンスの特性：電流は急激に変化しない

その仕組みを理解した上で、インダクタインダクタの電流は突然変化しないという最も重要な特性を見てみましょう。

図では、右の曲線の横軸は時間、縦軸はインダクタに流れる電流です。スイッチが閉じた瞬間を時間の原点とします。

次のことがわかります。1.スイッチが閉じた瞬間、インダクタに流れる電流は 0A で、これはインダクタが開回路になっているのと同じです。これは、瞬時電流が急激に変化し、外部励起電流（青）に抵抗するために巨大な誘導電流（緑）が発生するためです。

2. 定常状態に到達する過程で、インダクタの電流は指数関数的に変化します。

3. 定常状態に達した後、インダクタに流れる電流は I=E/R になります。これは、インダクタが短絡しているのと等価です。

4. 誘導電流に対応する誘導起電力は、E に対抗するように作用するため、Back EMF (逆起電力) と呼ばれます。

4. インダクタンスとは正確には何ですか?

インダクタンスは、電流変化に耐えるデバイスの能力を表すために使用されます。電流変化に対する抵抗力が強いほどインダクタンスは大きくなり、その逆も同様です。

DC 励磁の場合、インダクタは最終的に短絡状態 (電圧は 0) になります。ただし、電源投入プロセス中の電圧と電流は 0 ではなく、電力が存在していることを意味します。このエネルギーを蓄積するプロセスは充電と呼ばれます。このエネルギーを磁場の形で保存し、必要なときに（外部励起によって定常状態の電流サイズを維持できない場合など）エネルギーを放出します。