インダクタ

この計算機の仕組み

インダクタは、ワイヤーのコイルを流れる電流によって生成される磁場として電気エネルギーを蓄えます。 インダクタンスと通過する電流を入力すると、この計算機は蓄積エネルギーを求めます。

インダクタは、ある意味でコンデンサの鏡像です。コンデンサは電場にエネルギーを蓄え、そのエネルギーは電圧の2乗に依存しますが、インダクタは磁場にエネルギーを蓄え、そのエネルギーは電流の2乗に依存します。

計算式

$$E = 0.5 \times L \times I^2$$

インダクタンスはミリヘンリー（mH）で入力します。これはほとんどの実際のインダクタが実際に表示されている実用単位です。1ヘンリーは一般的な部品にとって非常に大きなインダクタンスだからです。

計算例

2 Aの電流が流れる100 mHのインダクタ：

1. ヘンリー単位のインダクタンス：100 ÷ 1,000 = 0.1 H。
2. エネルギー：0.5 × 0.1 × 2² = 0.2 J、つまり200 mJ。

電流を4Aに2倍にすると、蓄積エネルギーは800 mJに4倍になります — コンデンサと電圧の関係と同じ2乗の関係です。

考慮すべき主な要因

• インダクタは電流の急激な変化に抵抗し、これが実際の危険の原因となります。 インダクタを流れる電流が突然遮断されると、崩壊する磁場が短時間ながら非常に高い電圧スパイクを発生させることがあります — これが、モーターやリレーのような誘導性負荷が回路においてフライバックダイオードなどの保護をよく必要とする理由です。
• 実際のインダクタには内部抵抗があり、この理想化された式ではそれが無視されています。 実際のワイヤーコイルには抵抗があり、動作中にいくらかのエネルギーを熱として消費します — この計算機の式は理想的な、損失のないインダクタの蓄積エネルギーを表しており、実際の誘導性回路が時間とともに消費する総エネルギーではありません。
• インダクタンスは抵抗器の抵抗値のように直接設定するものではなく、コイルの物理的な構造に依存します。 巻数、コア材質、コイルの形状はすべて、インダクタの実際のインダクタンス値を決定します — この計算機はインダクタンスをコイルの物理設計から計算するのではなく、既知の与えられた値として扱います。
• インダクタとコンデンサは合わせて、電子工学全体で使われる共振回路の基礎を形成します。 LC回路(インダクタとコンデンサ)は、両方の部品の値によって決まる固有共振周波数を持ちます — 各部品が個別に持つのと同じエネルギー蓄積の関係(コンデンサでは電圧の2乗、インダクタでは電流の2乗)が、このような回路でエネルギーがどのように両者の間を行き来するかの基盤となっています。

よくある間違い

• インダクタンスをミリヘンリーではなくヘンリーで入力すること。 実際のインダクタのほとんどはmHまたはµHで表示されています — mHが期待される場所にヘンリーの値を入力すると、蓄積エネルギーが100万倍に過大評価されます。
• インダクタの蓄積エネルギーと実際の回路で消費される総エネルギーを混同すること。 この式は理想的な無損失のケースを表しています — 実際のコイル自体の抵抗が熱として追加のエネルギーを消費しますが、この計算では捉えられません。
• インダクタを流れる電流が遮断されたときの電圧スパイクのリスクを無視すること。 誘導性負荷への電流を急に遮断すると、短時間ですが非常に高い電圧スパイクが発生することがあり、これがモーターやリレーに通常フライバックダイオード保護が必要な理由です。
• インダクタンスを抵抗器の抵抗値のように自由に選べるものとして扱うこと。 インダクタンスはコイルの物理的構造 — 巻き数、コア材料、形状 — から生じるものであり、単一の調整可能な値から生じるものではありません。

知っておきたいこと

• もう一つの基本的なエネルギー貯蔵素子の鏡像計算が必要ですか？ コンデンサ計算機 計算機は、電流ではなく電圧から蓄積エネルギーを求めます。
• 回路の残りの部分で電圧、電流、抵抗を関連付ける必要がありますか？ オームの法則計算機 計算機は、不足している値を解きます。
• 電流が流れているときに回路が消費する電力が気になりますか？ 電力計算機 計算機がそれを直接計算します。