生活に密着したコイル製品〜身近なこんなところにも使われている!

生活に密着したコイル製品〜身近なこんなところにも使われている!

「聞いたことはあるけど、何に使うものかは知らない」かもしれませんね。コイルは私たちの生活の多くの場面で大活躍している電気の部品の一つ。むしろ、これがないと生活は成り立たないのです…。今回は、あなたをそんな「コイル」の世界にお連れしましょう。


そもそもコイルとはなにものですか?

一言で言うと、身近にある“すごい”電気部品です。

電気を扱う場面では、ほとんどの環境で利用されていると言っても過言ではありません。


ではどのような製品で、どんな性質を持っているのでしょうか。簡単に言ってしまうと、

「電線をぐるぐると巻いたもの」です!

…いえいえ、ふざけてなんかいませんよ? あまり知られていませんが、ただの電線を何重にも巻くだけで、ものすごい能力を発揮するのです。何重にも巻かれた電線は、電気や磁気的なエネルギーを発生する部品と化し、さまざまな場面で活躍する製品へと変わります。


そのエネルギーに関して説明する前に、ただの電線に電気を流した状態とはどんなものかについて、まずは解説していきましょう。


【神秘!】電線に電気を流すと磁界が発生する

電線に対して電気を流すと、下記の法則に従って磁界が発生します。


アンペールの法則(右ねじの法則)HI/2πr

磁界とは磁気の力のこと。つまり電線に電気を流すと、電線は磁石になるということです。


この磁界を利用することで、さまざまな場面で活躍する製品になります。しかし、この電線の形状のままでは、磁界を効率よく利用することができないため、この電線を加工して、コイルという製品にするのです。

電線を巻いてコイルにする

電線は巻けば巻くほど磁界が大きくなります。巻き数の2乗に比例して磁界は増長するため、少ない材料で大きなエネルギーを生むことができるのです。また下記の法則によりさらなる能力も生まれます。

 

ファラデーの電磁誘導の法則V=−N×Δφ/Δt


中学校で勉強した方も多いかもしれませんが、流す電気を直流ではなく交流にすると、発生した磁界の周囲にさらに電気が発生します。以上がコイルのキホンです。さて、このコイルはどのような場面で利用されているのでしょうか?

身近にある、「コイル」が使われているモノたち

ICカード(Suicaなど)

知らない人も多いかもしれませんがコイルはICカードの内部に利用されています。あの薄〜いカード一枚の中で導線を貼り付けたり、金属の薄膜を形成したり。いずれも銅線を巻いたものが内包されているのです。

また、改札口にもコイルが内蔵されており、そこで電気信号をやりとりします。もちろん利用している電気は交流です。

IHクッキングヒーター

これはガスではなく、電気の力で鍋やフライパンなどを温める技術で、その原理は次のようになっています。

 

クッキングヒーターの中にコイルが内蔵されており、このコイルに電気を流すと磁界が発生します。ここでは、交流の電気を利用しているため、磁界の周りに電気が発生し、その電気が金属の鍋を通ることにより加熱されるのです。火を使わない、安全な技術としても知られていますね。

変圧器(トランス)

家庭用のコンセントは100V。あなたのお家のコンセントを見て確認してみましょう。

実は、ここでもコイルが活躍しているのです。私たちが普段から利用している電気は、発電所で作られますが、そこでは500,000V275,000Vという特別高圧の電気が生み出されています。ただこの電圧を利用するのは危険ですので、私たちの家庭に届く過程で100Vに降圧しますが、その際に変圧器という電気製品が必要になるというわけです。ところで電圧が高いと何が危険なのでしょうか? それを考えるには、下記の式が重要になってきます。


オームの法則 電流I=電圧V /電気抵抗R


電気が人体に与える影響を測るのは電流というもので、アンペア[A]という単位で表します。電流とは電子の流れのことで、値が大きければそれだけ身体に電子が流れ込み人体にショックを与えるのです。

その電流を発生させるものが電圧で、ボルト[V]という単位で表します。そして、電流の流れやすさを示すのが電気抵抗のオーム[Ω]です。


これらに実際の値を代入して各電圧を用いると人体にどれくらいの電流が流れるか見てみましょう。

人体の抵抗R:約5500Ω

I500000V/5500Ω=90.9A

I=  100V/5500Ω=0.018A


電気の大きさによる人体への影響は次のようになっています。


0.001A:ビリビリと感じる程度
0.005A
:痛みを覚える
0.010A
:我慢できない痛みが走る
0.020A
:痙攣、動けない
0.050A
:非常に危険(大きなやけど)
0.100A
:致命的(死に至る)


家庭用で利用している100Vであれば、万が一感電しても即死というわけではなさそうですね。

ただ、500,000Vだと…想像するだけでゾッとしますね…。そう。つまり、危険から守るために適度な大きさである100Vが基準となっているのです。そのために必要なものが変圧器であるため、変圧器は決して、世の中からなくなることはないでしょう。

 

変圧器にコイルはどのように使われているのでしょう?変圧器を説明するには、巻き数比という考え方を避けて通ることはできません。


「α=N1/N2=E1/E2=I2/I1」

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