時計回りと反時計回りに流れる直流のリングを重ね合わせるとどうなるのか？

質問

時計回りに直流の大電流が流れている銅線でできているリングと、反時計回りに直流の大電流が流れている銅線でできているリングとを、ぴったり重ね合わせると、どうなるのでしょうか？リング、電流の大きさは同じとし、電流の方向だけが反対とします。お互いに、干渉して流れなくなるのでしょうか？銅線は、太くてショートして焼損しないものとします。

回答No.4

foobar · ベストアンサー

現実にどうなるかは、条件次第でしょう。
とりあえず、銅の1ターンコイル二本に逆方向に同じ大きさの電流を定電流電源で流しているとして、
・二本のコイル間には反発力が作用し、しかもコイル間隔が短くなると反発力は大きくなります。したがって、コイル同士を接近させるのには大きな機械的な力が必要です。
・大電流の導体はそれなりの太さがあるので、接触させることは可能でしょう。で、接触したらどうなるかというと、
　1.出力端子で短絡された定電流源
　2.短絡した銅コイルを流れる循環直流電流
の2回路になります。1.は定電流源だから単に電流が流れ続けるだけ、2.は回路抵抗のために循環電流が指数関数的に減少して最終的には電流0に漸近します。

2つのコイルが超伝導＋永久電流の場合
・コイルを近づけると電磁誘導でコイル電流が増大します。現実問題としては、一定以上近づいた時点で、電流が臨界電流を超えて（周辺磁界も同時に増大するので、臨界電流自体低下する）常伝導転移し、電流が0になっておしまいかと。
・もし、臨界電流に達する前に導体同士が接触すると、（理想的な状態だと）接触した導体内部に逆方向の電流が保持された状態を保ち続け、導体か側面から磁束が出続けることになるかと。

補足

お返事ありがとうございます。

＞・コイルを近づけると電磁誘導でコイル電流が増大します。現実問題としては、一定以上近づいた時点で、電流が臨界電流を超えて（周辺磁界も同時に増大するので、臨界電流自体低下する）常伝導転移し、電流が0になっておしまいかと。
●その通りの気がします。

＞・もし、臨界電流に達する前に導体同士が接触すると、（理想的な状態だと）接触した導体内部に逆方向の電流が保持された状態を保ち続け、導体か側面から磁束が出続けることになるかと。
●同じ大きさのリング、電流なので、反対向きの磁束同士が打ち消しあって、磁束が消え
超伝導電流も消えるのではないでしょうか？

＞・二本のコイル間には反発力が作用し、しかもコイル間隔が短くなると反発力は大きくなります。したがって、コイル同士を接近させるのには大きな機械的な力が必要です。
●その通りの気がします。

＞・大電流の導体はそれなりの太さがあるので、接触させることは可能でしょう。で、接触したらどうなるかというと、
　1.出力端子で短絡された定電流源
　2.短絡した銅コイルを流れる循環直流電流
の2回路になります。
すいません。イメージが沸きません。もう少しご説明頂きましたら幸いです。

回答No.6

foobar

#4に関連して、
有限の太さの超伝導体内に逆向きの電流が流れている、という状況はありえます。(これが起きているときには、電流0にしたときに残留磁束が観測されたりします。二種超伝導体のピン止め磁束との区分の問題はありますが、導体寸法を変えたときの挙動の違いで区別がつくんだったかな。)

回答No.5

angkor_h

あなたは何がおきると思いますか?
#何が不明で質問しているのかが判りません。

補足

＞あなたは何がおきると思いますか?
●私は、No.2128401の質問の後半の事項と同じになり、電流は流れないと思います。
電圧が打ち消されて電流を流す力(電圧)がないので、電流は流れないからです。

＞#何が不明で質問しているのかが判りません。
●エネルギー不滅の法則との関係を知りたくて質問しているのではございません。

回答No.3

fitto

直流は互いに干渉しません。従って、電流は流れ続けます。
干渉があるのは高周波です。同じような回路を作れば高周波電流は流れなくなります。

回答No.2

silverbear

No1です。
コイルは円とは限りませんよ？
トランスは大体のものが四角く巻かれていますが、あれもコイルの一種です。

思い出したのですが、ノイズフィルタとしてコイルが使用されます。
ただのコイルでも良いのですが、１つのフェライトでコイルを２つ作り、ノイズが逆向きに流れるように接続するとノイズが互いに打ち消されます。それにより、通常のコイルを使うよりもノイズに強くなる回路を作ることができます。

あと、当たり前のことですが直流を流す分については関係なく流れます。
理想のコイルを考えた時、コイルの抵抗成分は０です。
インピーダンスがいくら上がろうと周波数０の時、
Rl（コイルの抵抗工）=2 pi f l
で、f=0ですからRl＝０となります。
逆にノイズのように周波数の高いものの場合、Rlは非常に大きくなると思います。
ただ、実際のコイルの場合導線自体に抵抗が有りますのである程度のRは有ります。

よって、この質問の「時計回り、反時計回り」から考えた場合の回答として適切なのは「電流はリングに関係なく流れる」と言うことでしょうか。

回答No.1

silverbear

リング＝コイル　ですよね？

コイルのインピーダンスが増える＝コイルの抵抗が大きくなる＝電流が非常に流れにくくなる

のではないかと。
実験したことが無いので自信無しということで。

補足

リングとは、コイルの意味を言っているのではありません。

円でも四角でのOKなのですが、単純な閉じた回路を言ってます。