【STEP4-5】磁性体と磁気回路｜磁束の通り道を回路として読む

Lesson5　磁性体と磁気回路｜磁束の通り道を回路として読む

STEP2で電流の通り道を回路として読んだように、
磁束の通り道も磁気回路として読めます。

磁気で手が止まりやすいのは、
公式が多いからだけではありません。

電気抵抗と磁気抵抗の対応だけを暗記し、
空隙がなぜ効くかを考えないこと。

このLessonでは、
式を選ぶ前に「原因 → 磁界・磁束 → 結果」の順番を図にします。

磁気は、
矢印を描いてから式を選ぶ。

まず、現象を言葉で読む

コイルのNIが磁束を押し出す起磁力、
磁束Φが流れに相当し、
磁気抵抗Rmが通りにくさです。
鉄心は透磁率が大きく磁束を通しやすい一方、
空隙は透磁率が小さいため、
短くても磁気抵抗の大部分を占めます。

• 電圧V ↔ 起磁力NI
• 電流I ↔ 磁束Φ
• 抵抗R ↔ 磁気抵抗Rm
• 空隙は短くても磁束を通しにくい

計算前に、増減と向きを予想する

公式へ数字を入れる前に、
何を大きくすると答えが増えるか、
どの矢印が原因かを確認します。

\mathcal{F}=NI,\qquad R_m=\frac{\ell}{\mu S},\qquad \Phi=\frac{NI}{R_m}

長いほど通りにくく、
透磁率と断面積が大きいほど通りやすい。
オームの法則V=IRと同じ並びで読めます。

小さな数字で確認する

NI=200 A、Rm=4.0×10⁵ A/Wbなら、Φ=200/(4.0×10⁵)=5.0×10⁻⁴ Wbです。

計算結果だけで終わらず、
最初の予想と一致したかを確かめてください。
予想と逆なら、
計算より先に式の分子・分母、
角度、
単位を見直します。

向きを決める道具を選ぶ

手の形を作る前に、「今回は何を求めるのか」を一行で書きます。

はるの気づき

磁気回路は新しい公式の塊に見えましたが、V・I・Rの席にNI・Φ・Rmを置くと、STEP2の続きでした。
違うのは、
磁束は物質を移動する粒ではないことです。

分からない場所へ戻ることは、
後退ではありません。
矢印と原因をつなぎ直す作業です。

電験3種では、ここを確認する

1. 磁気回路と電気回路の対応
2. 直列部分の磁気抵抗を足す
3. 空隙の透磁率を鉄心と同じにしない

数値が出たら単位を先にそろえ、
向きが出たら「・＝手前」「×＝奥」を図へ書き込みます。

まとめ

コイルのNIが磁束を押し出す起磁力、
磁束Φが流れに相当し、
磁気抵抗Rmが通りにくさです。
鉄心は透磁率が大きく磁束を通しやすい一方、
空隙は透磁率が小さいため、
短くても磁気抵抗の大部分を占めます。

次はLesson6「電流が磁界から受ける力」です。