【基礎から学ぶコイル】 コイルの磁気エネルギー

電気電子

電気電子系は難しいイメージを持たれがちですが、基本から順番に抑えていけばそれほど難しくはありません。
どんな分野にも言えることですが、最初はよくわからないものですから。
本記事では、電気初心者の方でもわかりやすいように、順を追って説明していきます。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「コイルの磁気エネルギー」についての説明です。

1.ポイント

磁気エネルギー

コイルには電流を流すことで発生する磁界中にエネルギーを蓄える作用があり、これを磁気エネルギーと呼ぶ。
磁気エネルギーW[J]は、自己インダクタンスL[H]に比例し、電流I[A]の2乗に比例する。

単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギー

単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギーw[J/m3]は、透磁率μ[H/m]に比例し、磁界の強さH[A/m]の2乗に比例する。

2.磁気エネルギーとは?

図1のようにコイルに電流が流れているとします。

図1

コイルには電流を流すことで発生する磁界中に磁気エネルギーを蓄える作用があり、これを磁気エネルギーと呼びます
磁気エネルギーの量記号はW、単位は[J]です。
磁気エネルギーの大きさW[J]は以下のようになります。

磁気エネルギーW[J]は、自己インダクタンスL[H]に比例し、電流I[A]の2乗に比例します

3.単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギー

単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギーについて考えます。
単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギーの量記号はw、単位は[J/m3ジュール毎立法メートル]です。

イメージをしやすいように、図2の環状ソレノイドを例に考えます。
磁束密度B[T]、磁路の長さl[m]、鉄心の断面積S[m2]、鉄心の透磁率はμ[H/m]です。

図2

鉄心の断面積S[m2]と磁路の長さl[m]の積がコイルの鉄心の体積、つまりソレノイドの内部磁界の体積なので、単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギーw[J/m3]は以下のようになります。

単位体積(1m3)当たりの磁気エネルギーw[J/m3]は、透磁率μ[H/m]に比例し、磁界の強さH[A/m]の2乗に比例します

以上、「コイルの磁気エネルギー」についての説明でした。


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