インダクタの仕組み

インダクタは、磁束が回路に問題を引き起こすのを阻止するために受動的に働く有用な電気部品です。通常、絶縁ワイヤーをコイル状に巻いて作られるインダクターは、コイル、チョーク、リアクターとも呼ばれ、回路の一部に電気エネルギーを一時的に蓄え、急激なサージやスパイクを防ぐ働きをします。

回路の特定のニーズに応じて、それを通過するエネルギーの需要に対応できるように、特定の特性を持つインダクタが必要とされます。インダクタによって異なり、その容量に影響する特性には、材料の種類、コイルの数と間隔、インダクタ自体の長さなどがあります。

インダクタは、回路を流れる電流の流れを遅くするように設計されています。コイル状の設計がこれを可能にしています。これは、電流がワイヤーを流れるとき、コイルがその周囲に磁場を発生させるためです。この磁場は、電流が流れ続けると蓄積され、最大サイズになります。

その後、電流がオフになると、この電界は崩壊し、電気エネルギーに変換され、電線に沿って電子を通過させます。つまり、回路内の部品（電球やファンなど）に問題を引き起こしたり、回路の機能を停止させたりするような、電気エネルギーの急激な急増や低下がないのです。

回路におけるインダクタの働き

直流回路と交流回路では、インダクタの動作が異なることは注目に値します。直流回路の電流は一定です。つまり、インダクタを組み込んだ直流回路を最初にオンにしたとき、インダクタの抵抗は最大となり、2極間の電気の直接の流れに逆らうことになります。時間の経過とともに、この抵抗はゼロになるまで低下します。つまり、インダクタは別の電線と同じように機能します。

これとは対照的に、AC回路では極性（周波数）が変化するため、インダクタの性能はこの流れに応じて変化します。これはしばしば、ある周波数の交流電流はインダクターを通過し、他の周波数は通過しないということを意味します。この特徴は、ある周波数の交流に抵抗する一方で、他の周波数や直流電流は通過させるチョーク・インダクターに効果的に利用されています。

回路のニーズに応じて、電気技術者は複数のインダクタを組み合わせたり、他の部品と並べたりします。つまり、インダクタは次のような目的で回路に使用することができます。

• 特定の周波数のフィルタリング：電流の周波数が高くなるにつれて抵抗が大きくなるコンデンサと組み合わせると、インダクタは回路を通して周波数範囲をフィルタリングするために使用することができます。
• 動きの感知：インダクターの磁場を乱す別の磁場や物体を感知すると、回路をトリガーすることができる。このためインダクターは、自動信号機などさまざまな用途で有用な非接触センサーとなる。
• 電力変換：インダクタを組み合わせることで、磁場を増減させ、電流を変化させることができる。
• モーターの駆動：インダクターの磁力と交流電流を組み合わせることで、ローターとモーターが接触することなくモーターに電力を供給できる。
• エネルギーを蓄える：インダクタは磁場に短時間エネルギーを蓄えることができるため、高周波でオン・オフする必要があるスイッチモード電源に有用である。

回路に合ったインダクター・キットを探す場合、部品に記載されている数字とカラー・マーカーを再確認することが重要です。多くの場合、インダクタの表面には3桁の数字が表示されています。インダクタンスをマイクロヘンリー(uH)で計算するには、最初の2桁に3桁目の10の累乗を掛ける必要があります。

例えば、コードが233と書いてあれば、計算はこうなる：

23 x 10^3 = 23,000 uH (23mH)

2桁の数字の間に「R」の文字がある場合は、小数点を示す。例：7R2 = 7.2 uH。u、n、pなどの別の文字は、Nがナノヘンリー（nano-henry）に等しいなど、異なるインダクタンスの単位を示します。

次に、コードの最後に4桁目の数字がある場合、これはインダクタの許容差を示し、Bが最低、Nが最高となります。さらに、インダクタに数字や文字ではなくカラーコードが記載されている場合もあり、1番目と2番目は値番号、3番目はインダクタンス値を得るために必要な乗数を示しています。4つ目がある場合は、インダクタの許容差をパーセンテージで示します。カラーコードチャートをチェックすると、最終的な値を見つけるのに役立ちます。

このコードでは、インダクタンス(インダクタがどれだけのエネルギーを蓄えられるか)の値から、インピーダンス(インダクタがどれだけのエネルギーに抵抗しているか)を求めることができますが、次の計算を使う必要があります(ここで、f はインダクタを通過する電流の周波数(ヘルツ)、L は部品のインダクタンス(ヘンリー)です)。

XL = 2πƒL

適切なレベルのインピーダンスとインダクタンスを持つインダクタを用意し、インダクタと他の部品の組み合わせ方を知り、ニーズに最適な設計を選択することで、回路を効果的かつ安全に動作させることができます。