電磁誘導⑥（自己誘導）
１．導入
前回は電磁誘導の応用として，相互誘導を紹介しました。 今回は自己誘導です。
２．自己誘導
まずはこれまでのことを復習しましょう。
電池と抵抗とスイッチを図のようにつなぎます。
スイッチをある時刻でONすると，電流が流れます。
I＝E/Rです。スイッチを導線の方につなぎかえれば，
当然電流は０になります。当たり前ですね。
次に，コイルもつないでみましょう。 これでスイッチをON・OFFしたら電流はどのように変化するでしょう？
スイッチをONしたら，電流が流れ出します。 つまりコイルの磁束が０の状態から増加していきます。 よってコイルに自己誘導が生じます。 一瞬反対向きの電池になるようなものですから， すぐに電流がE/Rにはならないのです。徐々に一定値E/Rになる。 なってしまえば電流は変化しないので，自己誘導も起きません。
スイッチをOFFしたら，電流がE/Rから０になっていきます。
つまりコイルの磁束が０へと減少していくので，
自己誘導が生じ，そのまま電流を流し続けようとする
誘導起電力が生じます。ですので，一気に電流は０にならず，
徐々に０に近づいていきます。
グラフを書くと次のようになります。
つまり，今度は自分自身に流れる電流Iが変化すると， 磁束が変化するので，それを妨げるように自分自身で誘導起電力Vを作り出します。 これを「自己誘導」といいます。
すると相互誘導の類推から，誘導起電力Vは電流Iの時間変化に比例するはずで，
V＝－L dI/dt
となります。この比例定数Lは「自己インダクタンス」といい，
単位は[H]（ヘンリー）といいます。
ここで，ポイントは「電池が外れた後も電流が流れ続ける」
ということです。抵抗に電流が流れるのでジュール熱が発生します。
では，ジュール熱のエネルギーは何が供給しているのでしょうか？
それはコイルが持っているのです。
電流が流れているコイルはエネルギーを持っており，
そのエネルギーを「コイルの磁気エネルギー」といいます。
ここでは，コイルがする仕事（つまり誘導起電力をもつ電池がする仕事）として 導出していますが，授業では微分積分で抵抗で発生するジュール熱として， 以下のように証明しました（ちょっと難しいのでプリントを配布）。
３．自己誘導の演示実験
では，実際に回路を組んで，コイルに流れる電流を見てみようと思います （実際には抵抗の電圧を見ています）。
コイルは？？？巻き，周波数は？？Hz，抵抗は？？Ωです。 この電源は図のような常にスイッチON，OFFを繰り返す電源です （まずはコイルなしです）。
これにコイルをつなげると，
というように，少し上がり方が急ではなくなっているのがわかりますか？
さらに，コイルに鉄芯を入れると，
このように，はっきりと先程説明したグラフがみてとれます。 それは自己インダクタンスLが大きくなったからです。
４．交流の演示実験
ちなみに，順序は違ってしまうのですが，
最後にこの後にやる交流というのを見せておきましょう。
普段コンセントから流れてくる電流はこのようなサインカーブをしている電流です。
とりあえず説明は次回しますので，記憶にとどめておいてください。
５．まとめ
今日は自己誘導を学習しました。 この電池がつながっていないのに，電流が流れるというのはポイントです。 でもそれってコンデンサーでもありますよね。 それが静電エネルギーでした。今日のは磁気エネルギーです。 よく理解しておいてください。
授業を終えて。。。
なんとなく授業が落ち着かない。
みせても理解しているのか？記憶には残ってくれればと思う。
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