質問: コイルのインダクタンス 50,100,150,200巻きコイルを手作りして、交流電源の周波数[50hz]にして抵抗30ωと直列につなぎ、一つのコイルに対して0.3 0.5 0.8 1.0aを流し、コイルの内部抵抗r、電圧vを測定しました。これからコイルのインピーダンスzがv/iで分かり、インダクタンスが{z^2-r^2}^2/ωで求まります。鉄心を入れた場合でも同じことをしました。すると、特に鉄心の場合、どのコイルでも電流が大きいほどlは小さくなりました。 これは何故ですか?一般には有限長lのコイルはl=k*μn*ns/l (kは長岡係数、n巻き数、sコイル断面積)で電流には依存しないはずです。透磁率μが電流に依存するのでしょうか。
回答: 使われた鉄心材料の特性(b-h曲線)を見ていただきたいのですが、 磁性材料は、磁界の強度が高くなると、磁束の増分(曲線の傾き)が小さくなります。(磁気飽和) 透磁率μは 磁束密度/磁界の強さ (非線形なんで厳密にはちょっと問題がありますが、、) ですから、磁界の強さ(鉄心の寸法、巻き線数が同じなら、電流に比例)を上げると、透磁率は下がります。 (磁界の極弱いところでは、逆に磁界が強くなるにつれて磁束の傾きが大きくなる領域があることもあります。)