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ある本に、「コイルに直流電源を繋ぐとショートするが、交流電源を繋ぐとコイル自体が負荷として働き電流を制限する」との記述がありました。そこで自作のコイル(太いボルトに直径1mmのエナメル線を100回くらい巻いた物)と念のためヒューズ(250V・3A)を直列で繋いで、コンセントと繋いだところ、一瞬にしてヒューズが光って切れました。単に電流が3A以上流れただけでヒューズなしで繋げば何の問題も無かったのでしょうか?
また、電流はある程度流れても、電圧との位相がπ/2ずれているので電力消費はやはり0なのでしょうか?

gooドクター

A 回答 (5件)

>因みにもっと細い導体を使えば抵抗が大きくなり



なるかもしれませんが、それですと、
>「交流電源を繋ぐとコイル自体が負荷として働き電流を制限する」
という証明が出来なくなってしまいます。

あまり細い線に大きな電流を流すと焼き切れてしまうか、電熱器のように加熱してやけどしてしまうかもしれませんので、そこそこ太い線にするか、電流をもっと少なくした方が良いかもしれません。

たとえば、0.1Aぐらい流すとすれば、
100V÷0.1A=1000Ω
コイルのリアクタンスが1000Ωぐらいのコイルを作成します。
(このうち抵抗分がいくらになるのかは不明ですが)

XL=2πfLより、
1000Ω=2×3.14×50Hz×L
L≒3.18H
う~ん、ちょっと大きいかな。。
ここのサイトで、コイルの直径と長さ、巻き数を入れて、
確認してみてください。
http://homepage2.nifty.com/kaoru~i/coil.htm
インダクタンスの単位がマイクロヘンリーなので注意してください。

この回答への補足

質問者が補足に書いていいのか分かりませんが、XLを求めたところ少なく見積もって10(2×3.14×60×29058×10^-6)でした。
I=100÷10で10A流れていたという事でしょうか?

補足日時:2009/05/01 08:13
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
元々市販の電化製品に使われているトランスの巻き線があまりにも細い事が不思議でした。トランスの一次側はどうして焼き切れないのでしょうか?インダクタンスもそれほど大きいとは思えないのですが・・・。

お礼日時:2009/05/01 01:42

交流で使うコイルを作る場合は磁気回路を作ってきちんと計算しないとまともなコイルを作ることはできません。


きちんと設計できない人が家庭用のコンセントに接続するようなコイルを作ることは非常に危険です。

普通、トランス等では鉄心が閉じた磁気回路となるような形でコイルを1回まわる形とします。
この場合に鉄心には磁化できる最大の量(飽和磁気)あってこの磁化の値で交流の電圧に相当する逆起電力が発生できなければショート状態となってコイルは焼き切れます。
例えば、AC100VのトランスにAC200Vの電圧を加えると大電流が流れてトランスが火を噴きます。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
確かに危険ですね。今朝市販のトランス(菅野電気研究所 SP-93 100V:9V・3A)を購入してきました。結構高価ですね。

お礼日時:2009/05/01 16:51

コイルに交流を流すと自己誘導電流が流れます


これが交流に対する抵抗となってショートしないのです
自己誘導電流は撒き数に比例して増加します
巻き数が少ないと自己誘導電流が少ないので電流はコイルの純抵抗に見合っただけ流れてしまうのでショートします
自己誘導電流は周波数によっても異なります
周波数が高いと多く低いと少ない
テレビの電波など周波数が高いと半巻きのコイルなんてのもあります
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
皆さんの回答のおかげで、色々分かってきました。

お礼日時:2009/05/01 16:43

トランスでは、交流用の鉄心に非常に多くのターン数のコイルを巻いています。

結果、インダクタンスLがかなり大きくなっていて、商用周波数でもインピーダンス(2πfL)が十分大きな値になっています。

理想的なコイルなら、交流電圧をかけたときの電流は位相が90度ずれて平均電力は0になりますが、実際のコイルではまき線の抵抗や鉄心の発熱分だけ電力消費が発生しています。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
市販トランスのコイルのインダクタンスがそれほど大きいとは思いませんでした。何千回も巻いているんですかね?
回答者3名の連携プレーにはただただ感謝です。ありがとうございました。

お礼日時:2009/05/01 07:42

交流回路においてはコイルの抵抗をR,インダクタンスをL、周波数をω=2πfとするとインピーダンスZはZ=R+jωLとなり、印加した電圧をVとするとI=V/Zの電流が流れます。

質問者が作成したコイルはRが非常に小さく、Lも大きくありません。直流ではRのみとなり、大きな電流が流れます。交流でも50Hzまたは60Hz程度ではωLも大きくならず大きな電流が流れます。ヒューズの抵抗も小さいのであってもなくても大きな電流が流れたと考えられます。

>電流はある程度流れても、電圧との位相がπ/2ずれているので電力消費はやはり0なのでしょうか。

電圧と電流の位相差はθ=arctan(ωL/R)で与えられ、コイルの抵抗Rが完全に0ならば位相がπ/2ずれますが、Rは0になることはなく、電力消費がおきます。それによってヒューズが焼き切れたわけです。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
因みにもっと細い導体を使えば抵抗が大きくなり、今回のような事はなくなるのでしょうか?

お礼日時:2009/05/01 00:14

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