高周波では、
なぜ、表面積が大きいと、電流が流れやすいんですか?
教えてください。お願いします。

A 回答 (4件)

前回の質問(No.148030)で回答した ymmasayan です。


高周波では電流が表面しか流れない事は前回の回答でお判りいただけましたね。

ここで、電線の断面積を100mm^2(100平方ミリ)としてみましょう。表皮の厚みを0.1ミリとします。
(1)円形断面…半径5.6ミリ、円周35.4ミリ、電流の通る面積3.54平方ミリ
(2)正方形断面…一辺10ミリ、周囲40ミリ、電流の通る面積4平方ミリ
(3)長方形断面…5ミリ×20ミリ、周囲50ミリ、電流の通る面積5平方ミリ
(4)パイプ断面…外径30.8ミリ×厚み1ミリ、外周97ミリ、電流の通る面積9.7平方ミリ

パイプ>板>角>円形 の順に電流の通る面積が大きい事がお分かりでしょう。
電流の通る面積が大きいという事は抵抗が小さく電流が流れ易いという事です。

次にお願いです。
(1)前の質問を締め切ってから次の関連質問をして下さい。あるいは、補足の欄を使って追加質問をして下さい。補足を使えば、質問者と回答者のキャッチボールをする事も出来ます。
(2)関連質問をする時は前の質問の番号又はURLを記載すると、回答者が回答し易いです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
具体的で、想像しやすくて、わかりやすかったです。

お礼日時:2001/10/12 00:13

No.2のものです。

うっかりタイトルの「-2」を見落として回答してしまいました。
過去質問のymmasayanさんの回答で表皮効果は、理解されておいででしたね。その上でのご質問ですね。
>なぜ、表面積が大きいと、電流が流れやすいんですか?
確かに、表皮に厚みが無ければ、電流は、流れられませんよね。
尤もな疑問でした。
大体ですが、
(2/透磁率・電気伝導率・角振動数)^1/2
の表皮の厚さがあるとされています。
ですから、表面積が広ければ、導電部分の断面積が大きくなり電流が流れやすくなります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
2度も回答をいただき、ありがとうございました。

お礼日時:2001/10/12 00:19

この現象を表皮効果と言います。


電磁誘導が表皮降下の原因です。
交流を印加したり電磁波を表面に照射したときに起こります。
電流は、表面を流れ、内部に入らないようになります。
この電流の流れる層を表皮といって、表皮の厚さは周波数が高いほど薄くなります。
周波数が高いと抵抗が増加したかのようになるので、表面積を増すために、縒り線(リッツ線)やリボン状の線を使用します。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2001/10/12 00:10

電気が流れることは.電子が移動することです。


こうりゅうじ場または電場を与えた時に.表面の電子は大きく移動するのに対し.奥の電子は.一部エネルギーを表面の電子が吸収してしまいエネルギーがすくなく.あまり移動しません。高周波では電子がさらにはやく右に左に移動します。だから表面だけの電子が振動して.奥の電子は移動できません。

表面だけ電流が流れますから.表面積が大きいと電流が流れやすいのです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時:2001/10/12 00:08

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その通り、云ってしまうと中1だということですが・・・。
優しく教えてくださる方、いますでしょうか?

教えてください!!

私死んでも良いので・・・。





教えてくださぁい!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Aベストアンサー

こんにちは。

高校の2~3年で習う微分(びぶん)、積分(せきぶん)、三角関数(さんかくかんすう)の知識が必要です。
以下は、過去にある質問に対して私が書いた回答の一部を抜粋・再編集したものです。
イメージがわかりやすいように地球儀にたとえて、普通の数学の本などとは一味違った説明をしています。

これでも難しく感じるかもしれませんが、意味がわからなくても何となくイメージが湧けば、一歩前に進めたことになります。

----------------------------------------

私は文献等を参照にしていませんし、数学もあまり得意でないですが、学生の頃から個人的に考えていたことに基づいて書きます。

地球儀で考えるとよいですが、三次元は極座標は(r,θ,φ)で表せます。
r(あーる)は中心からの距離、θ(しーた)は緯度、φ(ふぁい)は経度です。

このとき重要な事実は、
「半径r方向に対して、角度θとφの方向は常に垂直で、かつ、θとφも互いに垂直方向である」
ということです。

二次元で考えれば簡単です。半径に対して、円周に沿う方向は垂直ですよね?
(だから、円の面積は、底辺2πr、高さrの三角形と同じ面積になるのです。円の「底辺」である円周と「高さ」である半径とは、常に垂直ですから。)

地表で見れば、
θが-90度(南緯90度)~+90度(北緯90度)の範囲で動いた軌跡も、
φが-180度(西経180度)~+180度(東経180度)の範囲で動いた軌跡も、
地球の中心から見れば、それは全て地表(球の表面)での動きですから、r(半径方向)に対して垂直です。

球の表面積は、4πr^2 だとわかっているとすると、
球の体積は、半径ゼロから半径rまでの薄皮の球の表面積の集合ですから、
∫4πr^2・dr = 3分の4 × πr^3
となります。
つまり、表面積が既知であれば、球の体積は簡単に求まります。

ですから、先に球の表面積を求めるのが重要になります。

θとφの取るべき範囲は上述したとおりですが、度の単位をラジアンに書き直しますと

θの範囲:-90度~90度 → -π/2~+π/2
φの範囲:-180度~+180度→ -π~+π


θ(緯度)を固定して考えますと、φを-π~+πの範囲で振れば、φの軌跡は円になります。
その、一つの円の半径は、r・cosθ
したがって、一つの円周は、2πr・cosθ です。
球の表面は「一つの円周」の集合体ですから、
この円周を、θ=-π/2~+π/2 の範囲で積分すれば、球の表面積になるはずです。
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レンツの法則の実験ですね。
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これをレンツの法則と言って高校あたりの物理で習います。

N極がコイルに近づいて来るわけですから、コイルに右手の法則(もしくは右ねじの法則)で、
コイルの中心から上に向けてN極が生じるように電流が流れます。
問題の絵ではコイルに反時計回りに電流が流れることになり、電流計は左側に振れます。
磁石の真ん中がコイルを通り過ぎた辺りから磁石のS極が近付いてくるので、
その磁場を打ち消すように電流は逆向き(時計回り)に流れて電流計は右側にふれて、
完全に落下したら中央に戻ります。
なので答えは(イ)

探したら動画が出てきました↓
https://www.youtube.com/watch?v=PB_qS7nHFvg

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(2)→(微分)→(1)
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もし必然ならどうしてこうなるのかわかりやすく教えてください。

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>それとも必然ですか?

必然です。

半径10cmの球の体積は、半径0cm~半径10cmの球の表面積をすべて足した値になります。

「半径0cm~半径10cmの球の表面積をすべて足す」のは「積分」と同じですから

>(1)→(積分)→(2)

になって当然です。ならないと困ります。

微分は積分の逆ですから、

>(2)→(微分)→(1)

になって当然です。ならないと困ります。

Q比表面積が大きいメリット

『一般的に、比表面積SvおよびSvbを増大させるには
 どのような方法が考えられるかを理由と共に記せ。
 また、比表面積の大きな物質の具体例およびその値を示し、
 これらの物質の比表面積が大きいことのメリットを述べよ。』

という問題があります。
●表面積を増大させるには孔を空けることで内部表面積を
 増大させると考えましたが、他にはありませんでしょうか?
●比表面積の大きい物質では活性炭あたりがそうかと思いますが、
 メリットとなると良く判りません。

以上の2点について御教授下さい。

Aベストアンサー


:稠密な物質の場合、一度粉砕し、集める。
>稠密な時に物質内部だった部分が表面になるため、表面積が増える。

:柔らかい物質の場合、一度薄く伸ばし、くしゃくしゃに丸める。
>基本的に薄膜の方が比表面積が大きい。

:脳<具体的な値は不明。
神経細胞は基本的に表面に分布しているので、
表面積を増やすことで肥大した神経細胞を多く格納できる。

:小腸<テニスコートと同じぐらい?>
小腸は柔突起をもつことで栄養分を吸収しやすくなっている。

:活性炭<これは、ものによるでしょうけども。うーむ。
吸着面を増やす事で脱臭効果とかをあげている。

Q球の重さから表面積を求める方法は?

身体の表面積を求めるにはどのように計算したら良いのでしょうか?
条件としては、『体重54kg、比重1(水と同じ)、球形として考える』です。
(1)球の重さから半径rを出す。
(2)球の表面積を求める公式で表面積を求める。

以上から計算を試みたのですが、(1)をどのように出せば良いのかが分かりません。使用する公式と計算方法を是非教えてください。

Aベストアンサー

比重(1g/ml)が分かれば、重量(54kg)から体積(54リットル)が出ます。それを体積の公式(3/4πr^3)から逆算して半径を求め、表面積の公式(4πr^2)に代入すれば求められるはずです。

Q高周波用抵抗器について

高周波抵抗器とは、『高周波でも抵抗器の特性を十分に発揮できる抵抗器』だと思われるのですが、具体的にどのようなことから高周波用なのか?
また、どこから高周波用なのか(高周波用抵抗器の規格等)について
教えて下さい。

Aベストアンサー

高周波まで特性が一定の抵抗です。

高周波に対する影響としては
1)抵抗体が巻いてあることによるインダクタンス。
2)リード線のインダクタンス。
3)抵抗体と他の導体間の浮遊容量。
4)表皮効果。
があります。
これらの原因による特性劣化を考慮した物を一般に高周波抵抗と呼びます。

また、これらの影響が出てくる周波数は一般に短波帯以上です。数十MHz以上になれば何らかの影響が出はじめます。中波帯ではあまり考慮しなくても大丈夫です。

Q球の体積・表面積

球の体積・表面積の公式ってどうやって導けばいいのでしょうか?
たしか球を無数の三角錐にわけたような気が。
わかるかたよろしくおねがいします!!

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球の体積を求めるには、積分と微分を用いて公式を導きます。円の式を x^2+y^2=r^2 これをx軸のまわりに回転させると、(原点が円の中心、半径rの円)
V=π∫r(上に書きます)-r(下に書きます)y^2dx
 =π∫r、-r(r^2-x^2)dx
 =2π∫r、0(r^2-x^2)dx
 =2π[r^2x-1/3x^3]r,0
 =4/3πr^3  と、公式が導き出せます。
表面積は、円周(2πr)の集合と考えられるので、換言すれば表面積を限りなく0に近づけたものと考えられるので、
球の表面積を微分したものと言えますから、逆に円周を積分すると、4πr^2と言う公式が導き出せます。
 

Q高周波でも使える増幅回路

高周波でも使える増幅回路を作りたいのですが、どのような回路がよいのでしょうか?
ちなみに現在は、負帰還増幅回路を使っているのですが100倍になる予定なのですが、実際にやってみると(9MHzにて)7倍でした。
これに関しても良い改善策がありましたら教えてください。

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下の周波数は音声帯域からでしょうか?DCからでしょうか?
100倍は電圧利得でしょうか?電力利得でしょうか?また、最大出力電圧あるいは電力はいくらでしょうか?

高速オペアンプはどうでしょうか?ゲインは確実に出せます。しかし、出力インピーダンスが意外に大きいため、あまり大きな出力は出せません。

情報が少ないので確定的なことは言えませんが、ディスクリートでやっておられるなら、帰還の位相がずれてゲインが落ちているか、結合回路の周波数特性が悪いのではないでしょうか?入出力のアイソレーションが悪くて過帰還になっていることも考えられます。9MHzとなると電波ですからねぇ。

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