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!

 

 

スイッチを切ると電球が光る!?

以下のような回路を考えます。

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スイッチを入れてから十分時間が経っているとき,電球は点灯しません。

(点灯しない理由がわからない人は,自己誘導の記事を読んでください!)

ところがこの状態からスイッチを切ると,電球が一瞬だけ光ります!

 

スイッチを切ったのに光る…?

 

何も知らない人には不思議な話に聞こえるかもしれませんが,ここまでちゃんとコイルについて勉強してきた人ならば,理解できるはず。

そう! 自己誘導ですよね!!

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さて,いまの現象をエネルギーの観点から見るとどうでしょう?

電球が光ったということは,光エネルギーが発生したことに他なりませんが,何もないところからエネルギーは出てきません(エネルギー保存の法則!)。

考えられるのは,

① 仕事が光エネルギーに変換された

② 他のエネルギーが光エネルギーに変換された

の2択です。

ところがいまの場合,①はありえません。

回路で仕事をするのは電池(電荷を移動させる仕事をしている)ですが,スイッチを切ってしまったら電池は仕事ができないからです!

すると光エネルギーの出どころは②ということになりますが,コイルの誘導電流によって電球が光ったことを考えれば,“コイルがエネルギーをもっていた” と考えるのが自然。

 

 

コイルのエネルギー

コンデンサーに蓄えられるエネルギーは「静電エネルギー」という名前が与えられていますが,コイルの方は特に名付けられていません(T_T)

コイルに蓄えられるエネルギーは以下の式で与えられます。

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とりあえず式を暗記しておけばOK。

(※ 本当はちゃんと「電池が自己誘導起電力に逆らってした仕事」を計算して,このUが得られることを示すべきなのですが,長くなるだけでメリットがないのでやめておきます。 気になる人は教科書・参考書を参照のこと。)

 

ところでこの式,静電エネルギーの式と似ていると思いませんか?

似ているというか,対になっているというか…

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まぁ,コンデンサーは電場をつくる部品,コイルは磁場をつくる部品なので,対をなすのはむしろ自然?

 

今回のまとめノート

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次回予告

普段お世話になっているのに,ここまでまったく触れてこなかった「交流回路」の話に突入します。 お楽しみに!

www.yukimura-physics.com