Basic-electronics-inductance

ベーシックエレクトロニクス-インダクタンス

電流の変化によって誘導される電圧を得るためのインダクタの特性は、インダクタンスとして定義されます。 インダクタンスは、電流の変化率に対する電圧の比率です。

電流の変化率は、磁場に変化を生じさせ、電圧源とは反対方向にEMFを誘導します。 EMFの誘導のこの特性は、*インダクタンス*と呼ばれます。

インダクタンスの式は

Inductance \：\：= \：\：\ frac \ {volatge} \ {rate \：of \：change \：of \：current}

単位-

• インダクタンスの単位は*ヘンリー*です。 L で示されます。
• インダクタのほとんどは、mH（ミリヘンリー）およびμH（マイクロヘンリー）で入手可能です。
• 1ボルト*のEMFが* 1アンペア/秒*の割合で流れる電流が変化するコイルに自己誘導されると、コイルは* 1ヘンリー*のインダクタンスを持つと言われます。

自己インダクタンス

コイルに電流が流れると考えられる場合、電流に垂直な磁場が発生します。 この電流が変化し続けると、磁場も変化し、この変化する磁場は、電源電圧とは反対のEMFを誘導します。 生成されるこの反対のEMFは*自己誘導電圧*であり、この方法は*自己インダクタンス*と呼ばれます。

自己インダクタンス

図の電流* i〜s〜はソース電流を示し、 i〜ind〜は誘導電流を示します。 磁束は、コイルの周囲に発生する磁束を表します。 電圧を印加すると、電流 i〜s〜が流れ、磁束が発生します。 現在の i〜s〜が変化すると、フラックスが変化して i〜ind〜*が生成されます。

この誘導されたコイル全体のEMFは、電流の変化率に比例します。 電流の変化率が高いほど、誘導されるEMFの値が高くなります。

上記の方程式を次のように書くことができます。

E \：\：\ alpha \：\：\ frac \ {dI} \ {dt}

E \：\：= \：\：L \：\：\ frac \ {dI} \ {dt}

どこで、

• E は、生成されるEMFです
• dI/dt は電流の変化率を示します
• L はインダクタンスの係数を示します。

自己インダクタンスまたは自己インダクタンスの係数は、

L \：\：= \：\：\ frac \ {E} \ {\ frac \ {dI} \ {dt}}

実際の方程式は

E \：\：= \：\：-L \：\：\ frac \ {dI} \ {dt}

上記の方程式のマイナスは、レンツの法則に従って* EMFが電圧源と反対方向に誘導されることを示します。

相互インダクタンス

電流を流すコイルがその周囲にいくらかの磁場を生成するため、一次コイルの磁束領域にあるように別のコイルをこのコイルに近づけると、変化する磁束が二次コイルにEMFを誘導します。 この最初のコイルが*プライマリコイル*と呼ばれる場合、2番目のコイルは*セカンダリコイル*と呼ばれます。

一次コイルの磁場の変化により二次コイルにEMFが誘導される場合、そのような現象は*相互インダクタンス*と呼ばれます。

相互インダクタンス

図の電流* i〜s〜はソース電流を示し、 i〜ind〜*は誘導電流を示します。 磁束は、コイルの周囲に発生する磁束を表します。 これは二次コイルにも広がります。

電圧を印加すると、電流* i〜s〜が流れ、磁束が発生します。 電流 i〜s〜が変化すると、相互インダクタンス特性により、磁束が変化して2次コイルに i〜ind〜*が生成されます。

変更はこのように行われました。

V _ \ {p} \：\：I _ \ {p} \ rightarrow \：\：B \：\：\ rightarrow \：\：V _ \ {s} \：\：I _ \ {s}

どこで、

• V〜p〜 i〜p〜 一次コイルの電圧と電流をそれぞれ示す
• B は磁束を示します
• V〜s〜 i〜s〜 二次コイルの電圧と電流をそれぞれ示します

2つの回路の相互インダクタンス M は、1次側の電流の変化によって誘導される2次側の電圧の量を表します。

V（セカンダリ）\：\：= \：\：-M \ frac \ {\ Delta I} \ {\ Delta t}

ここで、$ \ frac \ {\ Delta I} \ {\ Delta t} $は時間に対する電流の変化率であり、 M は相互インダクタンスの係数です。 マイナス記号は、電流の方向がソースと反対であることを示します。

単位-

相互インダクタンスの単位は

volt \：\：= \：\：M \ frac \ {amps} \ {sec}

（上記の方程式から）

M \：\：= \：\：\ frac \ {volt。\：sec} \ {amp}

= \：\：ヘンリー（H）

一次コイルと二次コイルの巻数に応じて、磁束リンケージと誘導EMFの量が変化します。 プライマリのターン数はN1で示され、セカンダリの数はN2で示されます。 結合係数は、2つのコイルの相互インダクタンスを指定する用語です。

インダクタンスに影響する要因

インダクタの性能に影響するいくつかの要因があります。 主なものを以下に説明します。

コイルの長さ

インダクタコイルの長さは、コイルのインダクタンスに反比例します。 コイルの長さが長い場合、そのインダクタが提供するインダクタンスは小さくなり、逆も同様です。

コイルの断面積

コイルの断面積は、コイルのインダクタンスに正比例します。 コイルの面積が大きいほど、インダクタンスが高くなります。

ターン数

巻き数によって、コイルはインダクタンスに直接影響します。 インダクタンスの値は、コイルの巻き数に二乗します。 したがって、巻き数が多いほど、その2乗がコイルのインダクタンスの値になります。

コアの透過性

インダクタのコア材料の*透磁率（μ）*は、コアが内部に磁場を形成するためのサポートを示しています。 コア材料の透磁率が高いほど、インダクタンスは高くなります。

結合係数

これは、2つのコイルの相互インダクタンスを計算するために知っておくべき重要な要素です。 N1およびN2ターンの2つの近くのコイルをそれぞれ考えてみましょう。

最初のコイルi〜1〜を流れる電流は、磁束Ψ〜1〜を生成します。 磁束結合の量は、ウェーバーターンによって理解されます。

i〜1〜の単位電流による、2番目のコイルへの磁束鎖交の量を

\ frac \ {N _ \ {2} \ varphi _ \ {1}} \ {i _ \ {1}}

これは、相互インダクタンスの係数として理解できます。

M \：\：= \：\：\ frac \ {N _ \ {2} \ varphi _ \ {1}} \ {i _ \ {1}}

したがって、2つのコイルまたは回路間の相互インダクタンスの係数は、もう1つのコイルの1Aの電流による1つのコイルのウェーバーターンとして理解されます。

最初のコイルの自己インダクタンスがL〜1〜の場合、

L _ \ {1} i _ \ {1} \：\：= \：\：\ {N _ \ {1} \ varphi _ \ {1}} \：\：=> \：\：\ frac \ {L_ \ {1}} \ {N _ \ {1}} \：\：\ frac \ {\ varphi _ \ {1}} \ {i _ \ {1}}

M \：\：= \：\：\ frac \ {N _ \ {2} L _ \ {1}} \ {N _ \ {1}}

同様に、2番目のコイルの電流i〜2〜による相互インダクタンスの係数は

M \：\：= \：\：\ frac \ {N _ \ {1} \ varphi _ \ {2}} \ {i _ \ {2}} \：\ dotsm \：\ dotsm \：\ dotsm \： \ dotsm \：\：1

2番目のコイルの自己インダクタンスがL〜2〜の場合

L _ \ {2} i _ \ {2} \：\：= \：\：N _ \ {2} \ varphi _ \ {2}

\ frac \ {L _ \ {2}} \ {N _ \ {2}} \：\：= \：\：\ frac \ {\ varphi _ \ {2}} \ {i _ \ {2}}

したがって、

M \：\：= \：\：\ frac \ {N _ \ {1} L _ \ {2}} \ {N _ \ {2}} \：\ dotsm \：\ dotsm \：\ dotsm \：\ dotsm \：\：2

1と2を掛けると、

M \：\：\ times \：\：M = \：\：\ frac \ {N _ \ {2} L _ \ {1}} \ {N _ \ {1}} \：\：\ times \： \：\ frac \ {N _ \ {1} L _ \ {2}} \ {N _ \ {2}}

M ^ \ {2} \：\：= \：\：L _ \ {1} L _ \ {2} \：\：=> \：\：M \：\：= \：\：\ sqrt \ {L _ \ {1} L _ \ {2}}

上記の式は、一次コイルの変化する磁束全体が二次コイルとリンクするときに当てはまります。これは理想的なケースです。 しかし、実際にはそうではありません。 したがって、次のように書くことができます。

M \：\：\ neq \：\：\ sqrt \ {L _ \ {1} L _ \ {2}}

and \ frac \ {M} \ {\ sqrt \ {L _ \ {1} L _ \ {2}}} \：\：= \：\：K \：\：\ neq \：\：1

ここで、Kは結合係数として知られています。

• 結合係数K *は、相互インダクタンスの理想的な（最大）係数に対する相互インダクタンスの実際の係数の比として定義できます。

kの値が1に近い場合、コイルは密結合していると言われ、k = 0の場合、コイルは疎結合していると言われます。

インダクタの用途

などのインダクタの多くのアプリケーションがあります-

• インダクタは、高周波成分を検出し、ノイズ信号を抑制するためにフィルター回路で使用されます
• 不要なHF信号から回路を分離します。
• インダクタは電気回路で使用され、変圧器を形成し、スパイクから回路を分離します。
• インダクタはモーターにも使用されます。