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インダクタのエネルギーと時定数計算ツール

インダクタに蓄えられたエネルギー、L/R 時定数、および電流立ち上がり時間を計算

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公式

E = ½LI², τ = L/R, i(t) = I_final × (1 - e^(-t/τ))

E — Stored energy (J)
L — Inductance (H)
I — Current (A)
τ — Time constant L/R (s)
R — Series resistance (Ω)

仕組み

インダクタは、電流が流れると磁場にエネルギーを蓄える受動電子部品です。インダクタのエネルギー貯蔵能力は、E = ½LI²という式で表されます。ここで、Eは蓄積されたエネルギーをジュールで表し、Lはヘンリー単位のインダクタンス、Iはアンペア単位の電流を表します。インダクタ回路の時定数 () は、抵抗値 (R) に対するインダクタンス (L) の比によって決まります。抵抗は、回路内の電流変化率とエネルギー蓄積率を決定します。通電中、インダクタは急激な電流変化に抵抗し、I (t) = I_max (1-e^ (-t/)) という式に従って電流が指数関数的に増加する非線形の充電プロファイルを形成します。この動作は、電源設計、フィルタリング、およびエネルギー貯蔵アプリケーションにおいて非常に重要です。

計算例

抵抗が5Ω、最大電流が2Aの10mHのインダクタを考えてみましょう。時定数 () は、L/R = 10 mH/5 Ω = 2 msと計算されます。ピーク電流での蓄積エネルギーは E = ½ * 0.01 H * (2 A) ² = 0.02 ジュールです。最大電流の 63% までの立ち上がり時間は約1時定数 (2 ms) で、その間に約 1.26 A に達します。これは、インダクタが電子システムの電流遷移をスムーズに管理する方法を示しています。

実践的なヒント

  • ✓時定数を計算するときは、必ずインダクタの内部抵抗を考慮してください
  • ✓コア材料の仕様を参考にして飽和限界を把握してください
  • ✓オシロスコープの測定による実際のインダクタ性能の検証

よくある間違い

  • ✗時定数を計算するときにインダクタ抵抗を無視する
  • ✗指数関数的ではなく直線的な電流上昇を想定
  • ✗実際のインダクタの飽和効果を無視する

よくある質問

時定数は、充電中または放電中に電流が最大値の約 63.2% に達するまでに必要な時間を表します。
インダクタンス値が大きく、電流が大きいほど、E = ½LI²の式に従って二次的にエネルギー貯蔵容量が増加します。
いいえ、インダクタは時間の経過とともに抵抗とコアの損失によって蓄積されたエネルギーを最終的に放散します。
インダクタンスの1/2倍に最大電流の2乗を掛けて蓄積エネルギーを計算します。
コア飽和、DC抵抗、温度、および最大定格電流が主な性能制限です。

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