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誘導起電力の実験

電子回路の部品で重要であるにも関わらず理解出来ていない部品の一つにトランスがあります。今回はトランスの理解を深めるべく簡単な実験をしてみました。トランス以前にインダクタの理解をしておかないといけないのですが……すっ飛ばしてます。いつかしっぺ返しがくるでしょう。

単にトランスと言っても色々な要素があります。製品としての電源トランスを購入するのならさほど知識が無くても使えます。なので、もっともっと基礎的で手軽に実験出来る事をしてみようと、コイルを2つ使っての実験をしてみました。

実験内容はコイルの片方に交流電圧を印可し、もう片方に発生する起電力を2つのコイルの軸の向きを変えて測定しました。

使用したコイルは5mHと40mH(RLCメータで確認した所、5.64mHと41.1mH)です。

RIMG0547.jpg RIMG0546.jpg

5mHのコイルにファンクション・ジェネレータで 2.12V(6Vpp),90kHz の交流電圧を印可した時の40mHのコイルに発生する電圧を電子電圧計(ミリボル)で計測しました。

それぞれの位置関係での起電力…電圧は次のようになりました。
※ 写真では「600」と書かれている方が5mHのコイルです。


入力:5mH,2.12V,90kHz  出力:40mH,11.8V
RIMG0548.jpg

入力:5mH,2.12V,90kHz  出力:40mH,12V
RIMG0549.jpg

入力:5mH,2.12V,90kHz  出力:40mH,4.15V
RIMG0550.jpg


この結果は意外でした。私の考えでは軸を同じにする(1枚目)のが一番誘導が大きいと思っていたのですが、実際には真横(2枚目)が一番大きかったです。

次は、周波数による変化を計測してみました。2つのコイルの置き方は前の結果から真横に置いて、電圧はそのままで周波数を変化させました。

coil_induction.png

これはこれでかなり面白い結果となりました。
コイルの構造に大きく影響を受けると思いますが、今回のケースでは90kHz部分をピークに後は90kHzよりも早くても遅くても急激に誘電力が落ちています。

以上の実験より、このコイルの組み合わせでは「真横に配置する」「90kHzで発振させる」と電磁誘導が最も大きくなると言えます。

この結果と電気磁気学の本に書かれている内容を照らし合わせて理解を深めればもっとインダクタはトランスを使った回路を理解出来るのではないかと思っています。
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