【STEP5-6】コイルの交流回路｜電流が遅れる理由と誘導性リアクタンス

Lesson6　コイルの交流回路｜電流が遅れる理由と誘導性リアクタンス

STEP4で、コイルは電流の変化を妨げると学びました。交流では電流が増えたり減ったりし続けるため、その性質が位相差として表れます。

交流で止まりやすいのは、「電流が90°遅れる」だけを覚え、なぜ遅れるのかを見ないことです。

今日のゴール

コイルで電流が遅れる理由を自己誘導から説明し、XLの増減を予想できるようになる。

まず、現象を言葉で読む

純コイルでは、変化する電流が自己誘導起電力を生み、電流の変化を妨げます。そのため電流は電圧より90°遅れます。交流を流れにくくする大きさを誘導性リアクタンスXLといい、周波数とインダクタンスに比例します。

• 電圧が先、電流が後と図に書く
• fとLはXLを大きくする側と確認する
• 直流定常では交流のXLとは別に考える

ここでは、次の図で何が先に起き、何が後から変わるのかを見ます。

電流を変えようとすると、コイルが反対向きに働く

電圧がかかって電流を増やそうとすると、コイルには増加を妨げる自己誘導起電力が生まれます。そのため電流はすぐに大きくなれず、電圧の変化より後を追います。これが「電流が90°遅れる」の出発点です。

図を見たら、公式へ進む前に自分の言葉で一度説明してみてください。

公式は、図の関係を短く書いたもの

XL=2πfL なので、周波数が高いほど、またLが大きいほど変化を妨げる度合いは大きくなります。同じ電圧なら流れる電流は小さくなります。

小さな数字で確認する

50 Hz、0.20 Hなら XL は約62.8 Ωです。周波数を2倍にすれば XL も2倍になり、同じ電圧での電流は半分になります。

数字を入れた後も、最初に予想した向きや増減と合うかを確かめます。

電験3種での読み方

1. 電圧が先、電流が後と図に書く
2. fとLはXLを大きくする側と確認する
3. 直流定常では交流のXLとは別に考える

まとめ

コイルの遅れは、変化を妨げる自己誘導の結果です。次は反対に、電流が先に動くコンデンサを見ます。

次はLesson7「コンデンサの交流回路」です。