質問: 交流電源とコイルの回路について コイルに交流電圧を加えるとコイルに電流の変化を打ち消す向きの自己誘導起電力が発生します。誘導起電力は電源電圧とは完全に逆向きで同値であり、互いに打ち消しあっているそうですが、これでは回路の電圧がゼロになって電流が流れないのではないでしょうか?どうして電流が流れるのか教えてください。
回答: >> 互いに打ち消しあっているそうですが、これでは電流が流れないのではないでしょうか? << 『 打ち消し合っている 』 という説明は誤解を生むと思います。 まず、数学の直線の式を思い出してください。x を与えると y が決まる。 y | y = ax | / | / | / |/ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄x インダクタンス l の交流抵抗は ω=2πf として ωl です。 それに電流 i を流すと、両端に (ωl) i の電圧が発生します。 i が主導権ですから上図の x、電圧は結果なので上図の y です。 ゆえに e = (ωl) i 直線の式です。 電圧 e | e = (ωl) i | / | / | / |/ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄電流 i で、電源とは;電流に関係なく電圧が一定なものです。それゆえグラフに書くと横一本の線になります。 これにコイルをつなぐと、 電圧 e e = (ωl) i | / | a / c |----+---/----+----電源電圧 es | / : | / : | / : |/ : ̄ ̄a ̄ ̄b ̄ ̄c ̄ ̄ 電流 i 電流が図の a 点だとすれば; 電源電圧の方が コイルが出す誘起電圧より勝ってます。電流は増えます。図で右側に移動します。 電流が c 点だとすれば; 電源電圧の方が負けてます。電流は減り、左に移動します。 結果、どっちも等しい b点で均衡しますね、どっちかにズレれば b点に押し戻されます。こういうメカニズムがあるから、電源電圧イコール誘起電圧 の図式が成り立ってるのです。 (あまり良くない例えですが、) バネが縮んだ距離 x と反発力 f の関係は f = kx で、やはり直線の式です。これと e=(ωl)i を比べて、電圧が力で、バネが縮んだ距離が電流だとしましょう。 バネを垂直に立てて重石を乗せます。重石の重さが電源電圧です。バネの縮んだ距離が電流値です。バネは縮んだ結果として反発力を出します、それが誘起電圧。 重さと反発力がつり合うのと同じ構図が、電源電圧と誘起電圧のつり合いです。 バネに重石。これを「打ち消し合ってる」と言うのが適切かどうかですね。 普通、no.1にもあるように「つり合ってる」でしょうね。