高校物理 要点・解法ノート
必須

自己誘導とコイルのエネルギー

着眼点コイルは自分の電流の変化を妨げる起電力を出す。電流を急に変えられないのがコイルの性質。

V = -L\frac{\Delta I}{\Delta t},\qquad U = \frac12 LI^2

自己インダクタンス L の単位は \mathrm{H}。

例題
1
自己インダクタンス 0.20\ \mathrm{H} のコイルの電流が 0.10\ \mathrm{s} で0から 3.0\ \mathrm{A} まで一様に増えた。自己誘導起電力の大きさを求めよ。
解答
|V| = 0.20\times\dfrac{3.0}{0.10} = 6.0\ \mathrm{V}
2
上のコイルに 3.0\ \mathrm{A} 流れているときに蓄えられているエネルギーを求めよ。
解答
U = \frac12\times0.20\times3.0^2 = 0.90\ \mathrm{J}
注意自己誘導起電力の向きは、電流が増えるときは電流と逆向き、減るときは電流と同じ向き(減少を妨げて流し続けようとする)。
確認問題
1
コイルの電流を2倍にすると蓄えられるエネルギーは何倍か。
答え
4倍

「電磁誘導と交流」の項目

  1. 磁束とファラデーの電磁誘導の法則必須
  2. レンツの法則(誘導電流の向き)必須
  3. 磁場中を動く導体棒の起電力必須
  4. 導体棒の終端速度とエネルギー収支差がつく
  5. 自己誘導とコイルのエネルギー必須
  6. 相互誘導差がつく
  7. コイルを含む回路(スイッチの直後と十分後)必須
  8. 交流の発生と実効値必須
  9. コイル・コンデンサーのリアクタンスと位相差がつく
  10. 変圧器と送電必須
  11. 電気振動(LC回路)差がつく
  12. 電磁波差がつく
  13. RLC直列回路のインピーダンスと共振不要

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