electro  第10回 自己誘導(オシロスコープを用いて)

【掲載】1997.01  【単元】自己誘導  【種別】演示実験  【対象】高校3年  【実施】1996.10

  1.  目 的

      コイルに電流を流すとき、スイッチを入れた瞬間と、スイッチを切った瞬間の電流波形をオシロスコープで観察し、自己誘導の特徴を確認する。

  2.  準 備

      オシロスコープ、コイル、鉄芯、抵抗(2kΩ程度)、低周波発振器(方形波が出力可能なもの)、リード線

  3.  方 法

      ●
    1.  図のように回路を組む。

    2.  低周波発振器から1kHz程度の方形波を出し、抵抗に接続する。抵抗両端の電圧をオシロスコープで観察する。この波形が電源の電圧波形を表す。

    3.  抵抗と発振器の間にコイルを直列に挟み、コイルの両端の電圧をオシロスコープで観察する。この波形が、コイルに生じる自己誘導起電力のようすを表す。

    4.  続いて、抵抗の両端の電圧をオシロスコープで観察する。この波形が、自己誘導の結果流れる電流のようすを表す。

    5.  続いて、コイルに鉄芯を挿入し、抵抗の両端の電圧をオシロスコープで観察する。この波形が、自己インダクタンスが大きい場合の電流のようすを表す。

    ● ● ● ●
    電源の電圧波形
     
    コイルに生じる
    自己誘導起電力
    自己誘導の結果
    流れる電流波形
    コイルに鉄芯を
    入れた場合
    (写真をクリックすると拡大されます)

  4.  結 果

     電流が急激に変化する瞬間に、それを妨げようとしてコイルに逆向きの誘導起電力が生じます。これが自己誘導です。そのため、実際に流れる電流は、立ち上がりが鈍く、切れの悪い波形となります。

     コイルに鉄芯を入れたりして自己インダクタンスを大きくすると、その傾向はより顕著になります。

  5.  この実験について

     これはよく教科書の写真などに載る実験です。こういう実験は、是非とも実際にやって見せたいですね。もしオシロスコープ(またはパソコン)が生徒の実験班の数だけあれば、生徒実験でやりたいところですね。


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檀上 慎二