電磁気

コイルの相互誘導

コイルの電磁誘導について,前回学習した自己誘導に加え,もう1つだけ紹介しておきたいと思います。 コイルの応用上,非常に重要な「相互誘導」と呼ばれる現象です!

2つのコイルによる電磁誘導

ここまでの電磁誘導では1本のコイルしか登場しませんでしたが,今回は2本のコイルを用意し,以下のようにセッティングしてみましょう。

この状態から電源をいじって電圧を変えると,1次コイルに流れる電流2次コイルの両端に誘導起電力が生じます!

一方のコイルに生じた変化が,別のコイルの電磁誘導を引き起こすということで,相互誘導と呼ばれており,相互誘導による誘導起電力(相互誘導起電力)は,以下のような形で表されます。

自己誘導起電力の式と似ていますが,「原因となるコイル(1次コイル)」と「相互誘導起電力をつくるコイル(2次コイル)」の役割をしっかり区別することが重要!


相互誘導の応用例

このサイトでも何回にも渡って電磁誘導の講義をしてきましたが,電磁誘導はそれだけ重要な現象だということ。 あらゆるものが電気で動くこの時代ですが,相互誘導はそんな我々の生活の一端を担っています!

具体的には変圧器という装置に利用されているのですが,簡単に書くと以下のような構造です。

ポイントは鉄心を輪っか状にしたことによって,磁束が外に漏れないこと!

磁束が外に漏れない場合,1次コイル側に生じる自己誘導起電力と,2次コイル側に生じる相互誘導起電力の比は,コイルの巻数の比に一致することが知られています!

この結果を用いれば,相互誘導起電力の大きさを自由自在に,しかも簡単にコントロールできます(2つのコイルの巻数を変えればいいだけ)!

変圧器はどういうときに使われているのかというと,発電所から各家庭に電気を送るときに用いられています。 一定の電力を送電する場合,電圧が高い方がジュール熱による損失が少ないため,変圧器を利用して,なるべく電圧を高くしてから送電しているのです。

ふむふむ。 言われてみれば確かにそうなんだけど,送電の仕方ひとつ取っても,よく考えられているなぁと感じませんか?

今回のまとめノート


時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。

【演習】コイルの相互誘導コイルの相互誘導に関する演習問題にチャレンジ!...

次回予告

電磁気の話題はまだまだ続くのですが,電磁誘導関係の話は次回で一区切り。 コイルがもつエネルギーの話で締めくくりたいと思います。

コイルに蓄えられるエネルギー今回はコイルのあまのじゃくな性質を,エネルギーの観点から見ていくことにします!...