インダクタの癖

理想的なケースでは、インダクタは純粋にリアクティブなデバイスとして機能します。つまり、AC電流に対する反対は、抵抗性コンポーネントの場合のように電子摩擦ではなく、電流の変化に対する誘導反応に厳密に基づいています。

ただし、インダクタのリアクティブ動作はそれほど純粋ではありません。そもそも、それらはワイヤーでできており、すべてのワイヤーがある程度の抵抗を持っていることを私たちは知っています（超電導ワイヤーでない限り）。

この内蔵抵抗は、次のように、コイルの完全なインダクタンスと直列に接続されているかのように機能します。

インダクタ実際のインダクタの等価回路。

したがって、実際のインダクタのインピーダンスは、常に抵抗と誘導性リアクタンスの複雑な組み合わせになります。

この問題を悪化させるのは、表皮効果と呼ばれるものです。、これは、導体の断面の中央ではなく、外側の領域を流れるACの傾向です。電子が一方向（DC）に流れるとき、電子は導体の断面積全体を使用して移動します。

一方、流れの方向を切り替える電子は、導体の真ん中を通過することを回避する傾向があり、利用可能な有効断面積を制限します。表皮効果は、頻度が高くなるにつれてより顕著になります。

また、ACで通電されたインダクタの交流磁場は、特にACが高周波の場合、電磁波の一部として空間に放射される可能性があります。この放射エネルギーはインダクタに戻らないため、回路内の抵抗（消費電力）として現れます。

ワイヤと放射の抵抗損失に加えて、リード間の追加の抵抗として現れる鉄心インダクタで機能する他の効果があります。インダクタがACで通電されると、生成される交流磁場は、渦電流として知られる鉄心内に循環電流を誘導する傾向があります。。

鉄心のこれらの電流は、銅ほど良好な導体ではない鉄によって提供される電気抵抗を克服する必要があります。渦電流損失は主に、鉄心を多数の薄いシート（積層）に分割し、それぞれを電気絶縁ワニスの薄層で分離することで打ち消されます。

コアの断面が多くの電気的に絶縁されたセクションに分割されているため、電流はその断面領域内を循環できず、その影響による抵抗損失はありません（またはほとんどありません）。

ご想像のとおり、金属インダクタコアの渦電流損失は熱の形で現れます。

この効果は、より高い周波数でより顕著になり、非常に極端になる可能性があるため、製造プロセスで金属物体を加熱するために利用されることがあります！

実際、この「誘導加熱」プロセスは、空気による汚染を避けるために金属元素と合金を真空環境で加熱する必要があり、したがって標準的な燃焼加熱技術が役に立たない高純度の金属鋳造作業でよく使用されます。

これは「非接触」技術であり、加熱された物質がコイルに触れる必要がなく、磁場を生成します。

高周波サービスでは、渦電流がワイヤ自体の断面内で発生することもあり、追加の抵抗効果に寄与します。この傾向に対抗するために、リッツ線と呼ばれる非常に細い個別に絶縁されたより線で作られた特殊な線（ Litzendraht の略）使用できます。

ストランドを互いに分離する絶縁体は、渦電流がワイヤの断面積全体を循環するのを防ぎます。

さらに、インダクタの磁場が反転するたびに克服する必要のある磁気ヒステリシスは、回路内の抵抗として現れるエネルギーの消費を構成します。

一部のコア材料（フェライトなど）は、ヒステリシス効果で特に有名です。この影響を打ち消すには、適切なコア材料の選択と、各サイクルで生成されるピーク磁場強度の制限を使用するのが最適です。

全体として、実際のインダクタの漂遊抵抗特性（ワイヤ抵抗、放射損失、渦電流、およびヒステリシス損失）は、「実効抵抗」という単一の用語で表されます。

表皮効果、放射、渦電流、およびヒステリシス損失を伴う実際のインダクタの等価回路。

表皮効果と放射損失は、コイル状のワイヤと同じように、AC回路の直線の長さのワイヤにも当てはまることに注意してください。通常、それらを組み合わせた効果は小さすぎて気付きませんが、無線周波数では非常に大きくなる可能性があります。

たとえば、無線送信アンテナは、電磁放射の形で最大量のエネルギーを放散するという明確な目的で設計されています。

インダクタの実効抵抗は、AC回路設計者にとって深刻な考慮事項になる可能性があります。インダクタの実効抵抗の相対量を定量化するために、 Qファクターと呼ばれる別の値があります。、または次のように計算される「品質係数」：

記号「Q」は、混乱しがちな電荷（クーロン）とは関係ありません。何らかの理由で、Powers That Beは、まったく異なる量を表すために同じアルファベットの文字を使用することにしました。

「Q」の値が高いほど、インダクタは「純粋」です。必要に応じて抵抗を追加するのは非常に簡単なので、設計上、高Qインダクタは低Qインダクタよりも優れています。理想的なインダクタのQは無限大で、実効抵抗はゼロです。

誘導性リアクタンス（X）は周波数によって変化するため、Qも変化します。ただし、インダクタの抵抗効果（ワイヤ表皮効果、放射損失、渦電流、ヒステリシス）も周波数によって変化するため、Qはリアクタンスに比例して変化しません。 Q値が正確な意味を持つためには、特定のテスト頻度で指定する必要があります。

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