- ベストアンサー
無誘導巻きコイルの発信について
通常のソレノイドコイルのｆ：共振周波数はｆ＝１/２π√LCで求めることが可能ですが、「無誘導巻き」にした場合、コイルの磁場がキャンセルされて、コイルのL：インダクタンスがゼロになるはずです。 ではこの場合の共振周波数はどうなるのでしょか？ Lにゼロを代入して計算するとコンデンサーのC：キャパシタンスに関係なくｆ＝０になりますが、本当にそれでよいのでしょうか？ もしくは「無誘導巻き」にした場合の特別な公式が別に存在するのでしょうか？
- miroku1111
- お礼率80% (33/41)
- 科学
- 回答数7
- ありがとう数9
- みんなの回答 （7）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
つまらない答えになりますが、無誘導巻きにしても完全に磁界を打ち消す ことはできないため、なにがしかのインダクタンスが残り、共振周波数は 高くなりますが、存在します。 無誘導巻きにしても打ち消せない理由のひとつは、行きの線と帰りの 線は別の線ですから、線の直径分離れたところを電流が通ります。 これにより、両方の線から等距離の場所は限定され、等距離にならない 場所がいたるところに存在することになります。これでは磁界は 完全にはキャンセルできません。 あと、L=0だとfは0ではなく無限大です。
その他の回答 (6)
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 ＞コンデンサー自体の容量は値が判っていれば。容量自体が多くても、 少なくてもそれ程問題は無いということで・・・ 容量の値が分かっていて、その容量自体が多くても少なくても・・・ というのは意味がおかしくないですか？ ここで言っている容量とは静電容量のことです。電流容量ではないです。 たとえば、Lがおおよそ1mHくらいだということが解っているとします。 周波数が高いとあちこちで高周波のノウハウが必要となるので、 できればオーディオ帯域で測りたいですね。オーディオ帯域の上限と 下限に近いところ２ヶ所で考えてみましょう。 例として、100Hzと10kHzとしてみます。100Hzに共振するには1mHと ペアになるコンデンサは2533μFにもなります。これは精度の良い コンデンサが得られる容量値ではないです。 10kHzだと0.2533μFです。これならフィルムコンデンサで高精度な ものが入手できそうです。パナソニック製のECQP1H104GZという コンデンサは2%精度の0.1μFです。RSコンポーネンツ（参考URL）で 401-4930という品番で10個単位で買えます。（１個105円） 何個か並列にすると精度も多少ですがあがると思われます。（ばらつき が平均化される） 高周波特性の良さは、この周波数では普通はほとんど関係ありません。 Cが小さいとオシロスコープのプローブの容量が誤差となりますが このくらいのCならそれは無視できます。たまたま上記のコンデンサは ポリプロピレン製の非常にQの高い製品ですので、もしLのQが高くても 十分使えると思います。
お礼
tance様 ご回答ありがとうございます。 『周波数が高いとあちこちで高周波のノウハウが必要となるので、 できればオーディオ帯域で測りたいですね。』 なるほど、参考になります。それとRSコンポーネンツのご紹介ありがとうございます。 『ポリプロピレン製の非常にQの高い製品ですので、もしLのQが高くても十分使えると思います。』 実際Qの高い物を作ろうと思っていたので、助かります。 それでは、これからオシロを購入して実験を再開したいと思います。 今まで、拙い私のご質問に長らくご回答頂きありがとうございました。 実際にオシロを使い始めたら、また質問を立てているかもしれませんが、そのときまたよろしくお願いいたします。
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 安いPCベースのオシロでも十分使えると思います。もし垂直軸分解能が 10ビットあるとしましょう。これは電圧を1024とおりに識別できること を意味します。ですが、PCのモニターは縦に1024のドットを表示できま すか？できるとして、その１ドットの違いを見分けられるでしょうか。 見分けられたとして、その程度の違いに意味があるでしょうか。 もし本当にその程度の微妙な差を問題にするのであれば、ケーブルの 種類とかGNDのとりかたでの違いの方がはるかに大きいはずです。 結局8ビットだと時々「粗いな」と思うことがあり、９ビットだとほとんど 意識しなくなります。 もともと、正確な波形の細部を観察比較するのではないので、安物で 十分周波数測定は可能です。 インダクタンスというのは線をぐるぐる巻いていなくても存在します。 場合によっては長さ0.5mmの線が持つインダクタンスが原因で回路が 動作しないなんていうこともあります。メビウスコイルなども、コイル からの引き出し線自体のインダクタンスにも注意を払う必要があるかも しれません。 静電気力と無誘導巻きの関係が解りませんが、おそらく共振周波数を ±5%程度の精度で測れれば十分なのではないでしょうか。それより、 お金を使うわけですから、この実験が本当に意味のあるものなのか 十分ご確認ください。
お礼
tance様、ご回答ありがとうございます。 なるほど、垂直軸分解能は８bitでもそれほど問題無いということですね。あれから色々自分でも調べたのですが、結構高いオシロでも８bitしかないのも沢山あったので安心しました。 「場合によっては長さ0.5mmの線が持つインダクタンスが原因で回路が 動作しないなんていうこともあります。」 現実的にはそんな際どいこともあるんですね（汗） あとオシロに関しては今回の実験以外にも使えるので、いずれ購入を考えておりました。お心遣い感謝いたします。 それと現実的な問題を一つお聞きしたいのですが、以前回答頂いた 「およそのインダクタンスがわかれば、値の分かっているコンデンサと 並列共振回路を構成し、抵抗を介して発振器とつなぎます。」 ということなのですが、この場合のコンデンサは勿論高周波特性の良いコンデンサを使用するべきかと思うのですが、コンデンサー自体の容量は値が判っていれば。容量自体が多くても、少なくてもそれ程問題は無いということで宜しいのでしょうか？
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 オカルト指向ではないと解り安心しました。 同じお金をかけるならオシロスコープがお奨めです。中古でもおそらく 最低20MHzくらいの帯域が得られるので、0.1μHオーダでも測れます。 発振器がない場合は直流電源だけでもOKです。直流電源から適当な 電流をコイルに流しておいて、それを急に遮断するとリンギングが 生じます。この周波数をオシロで測定すれば例の式でLが求められます。
お礼
tannce様、ご回答ありがとう御座います。 なるほど、やはりオシロスコープの方が良いのですね。 『発振器がない場合は直流電源だけでもOKです。直流電源から適当な 電流をコイルに流しておいて、それを急に遮断するとリンギングが 生じます。この周波数をオシロで測定すれば例の式でLが求められます。』 以前のご回答で、発信器も必要なのかと勝手に思っておりましたが、リンギングを使用すれば必要なかったんですね。勉強になります。 前回お礼を書いた後に色々計測器を調べていたのですが、最近は卓上型のタイプに拘りさえなければ、PCのUSBに接続してPC自体をオシロにする物が安価で販売されているようですね。こういったタイプの物なら、新品でも１０万以下なので、私のようなチープな個人研究者でも簡単に購入できそうです。 あと色々ネットを見ているとOKWAVEと同じような所で、安価なオシロに関する質問と回答が載っていたのですが、その中で安いオシロだと垂直軸分解能が８～９bitで、余り役に立たないような回答があったのですが・・・。 実際問題としてどれ位の垂直軸分解能が標準的なのでしょうか？
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 ・・・何と言ったら良いか・・・ スカラー波、清家新一、パナウエーブ、テスラ、とくれば私は係わりたく ありません。ベアデンの解説なども苦労して読みましたが、どうしても 「トンデモ系」としか考えられません。参考URLも覗いてみてください。 ただ、やってみるという姿勢は間違っていません。とらわれのない姿勢で 実際に検証してみてください。 なお、ビフィラーコイルと言っているのは、業界ではバイファイラー と言ってごく普通の巻き方です。トライファイラーなんていうのも あります。高性能のトランスを巻くには必須の巻き方です。 清家新一が最初にメビウスコイルと言っていたのは本当に１ターンの コイルで、メビウスの帯のように、扁平銅線をひねって輪にした ものでした。これに誘導電流を流すと電流がねじれるから１周目と ２周目で磁界の方向が逆になり、直流なら打ち消し合う、という ものでした。これなら、線径にも無関係なので本当に打ち消し合う！ ということで、インダクタンスが完全に０となり、共振周波数が 無限大になり・・・と、どんどん発展させると、普通では考えられない 現象が導き出されます。 これは、最初の「電流がねじれる」という勘違いから発している 間違いです。全般的に、一つの間違いを是認することで、以後の様々な 常識では考えられない現象が生じるという主張が多いようです。 パナウエーブのサイトのメビウスのトロイダルコイルはごく普通の コイルとして働くはずです。メビウスのコイルを作りたかったら ひと巻きごとに巻く方向を逆にしなくてはなりませんが、写真の コイルはそうなっていません。見た目だけ真似たもののようで、 無誘導巻きにもなっていません。 なお、テスラ氏の名誉のために付け加えますが、彼は実際に電子回路 の発展に大いなる貢献をした優秀な人物でした。ただ、晩年オカルト 的な言動が出てきて「トンデモ系」の仲間入りをしてしまいましたが どこまで本気だったのかは不明です。
お礼
tance様ご回答ありがとうございます。 参考URLありがとうございます。まず最初に申し上げますと、私としてはスカラー波（電磁波の縦波成分）に関してはどうこうというつもりはありません。 前回文字制限があって文章を大分削除しましたので、補足しますと、過去にリフターという名前で知れ渡り、近年アメリカの青年によって再発見？され、NASAが開発資金の提供を申し出た現象をご存知でしょうか？これはブラウン管TVに内蔵されているフライバックトランスで発生させた直流高電圧を、割り箸のような細く軽い木材の木枠にアルミホイルを被覆して幾何学構造で作成されたもので、実際に浮上します。YOUTUBE等でも沢山の人が追試して浮かせています。これは前回も書いた強電場による反発浮上です。反重力でもスカラー波でもありません。既存の科学理論の範疇です。この点はご理解頂いても宜しいでしょうか？ ただここで問題なのは、学術レベルで行われている強磁場内（確か１０テスラ以上）での非磁性体の浮上も同様ですが、投入電力に対する効率の悪さです。リフターは電場なので多少はマシですが、それでも１ｔ以上の物体を浮上させようと思えばメガワット級の電源が必要で、それこそ超小型の原子炉でも搭載しないかぎり実現性は乏しい筈です。仮に実現できても効率が悪いのです。 という訳でリフターよりも効率的な電場の保持や集積方法を精査する中で検証を自分で行いたいと思い試行錯誤していました。私も理系の端くれなんで、自分で実験し検証してみなくては納得できないのです。 ここからは前々回のご回答に対する質問になります。 「発振器とオシロスコープ」による測定も知っていたのですが、ここで究極の選択に迫られました。 つまりμＨレベルを測定できるＬＣＲメーターの価格帯は１０万～、そしてオシロスコープも中古で１０万～の価格帯なのです。つまり将来的に見てどっちを買った方が良いのかと・・。「オシロでもＫＨｚ帯なら問題ない」とのお話ですが、現在作成しているコイルが無誘導巻きでインダクタンスが低いので、同サイズのソレノイドよりもかなり高周波になると予想しており、その場合はかなり厳しいのでしょうか？またかといってインダクタンスがμＨレベルよりも低い可能性も十分ありますから、ＬＣＲメーターもどうなのかと。というわけでこの丁半博打のような回答をお聞きしたいと考えておりました。
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 無誘導巻きのコイルの残留インダクタンスとCとで共振させようとして いるのでしょうか。普通、巻き線抵抗などの非インクタンス部品の インダクタンス成分を減らす目的で無誘導巻きをするのですが、今回は 無誘導巻きした残留インダクタンスを利用しようとしているので しょうか。 何か不思議なテーマですね。そもそもインダクタを無誘導巻きするという こと事態、普通は矛盾する話です。例えば、何かを照明するとします。 ランプに黒いカバーを被せて、わずかに漏れてくる光で照明している ようなものです。どのくらい光が漏れるか解らないので、ランプの 電力や黒カバーをどう作れば良いか判らない・・・と言っているような 感じです。 インダクタンスを計るだけなら（精度にもよりますが）高価なLCR メータがなくてもできます。必要なのは、所定の周波数が出せる 発振器とオシロスコープとコンデンサと適当な抵抗です。 およそのインダクタンスがわかれば、値の分かっているコンデンサと 並列共振回路を構成し、抵抗を介して発振器とつなぎます。並列 共振回路の両端をオシロで観察し、波形が最大になる周波数を探せば 共振の式からインダクタンスが求められます。 これだとあまり高い周波数とか低い周波数には適用しにくいですが、 kHz台であれば問題ありません。（適当な抵抗とは√(L/C)の10倍くらい の抵抗値のもの。さらに10倍くらいであってもOK） 最近のオシロは周波数軸が正確ですからこれだけで相当正確にLを求める ことができます。もっとも、相棒のコンデンサの正確な値を分かって いないくれはなりません。普通に手に入るものは±2%～5%くらいです から測定精度もそのくらいになります。
お礼
tance様回答ありがとうございます。 「無誘導巻きのコイルの残留インダクタンスとCとで共振させようとしているのでしょうか」まさに仰る通りです。 トンデモ系かと思われるので、避けていたのですが下記サイトに三種類の無誘導巻きがあります。 http://www.pana-wave.com/4/4_ca_03.html １：caduceus coil ２：Bifilar coil ３：Moebius coil １はヘルメス神が所持していた杖が由来です。 ２は交流発電機を発明したニコラ・テスラが考案した方式です。 ３は日本の清家新一博士が考案した方式です。 形状を見れば一目瞭然かとは思いますが、１と３は非常に作り難いものですので、私は現在２の方式で作成しております。 ただ通常引き合いに出されるテスラが考案したビフィラーコイルとは、二本の導線を平行にしてソレノイドを作り、一方の終端で二本の導線を接合するか、もしくは使用導線の長さが正確に判別していれば、一本の導線を必要な長さの中点で折り曲げた後に、その擬似的な平行導線で巻いても作れます。私も現在この方法で作成しています。 ご指摘の通り普通は矛盾する話なのですが、下記サイトにて無誘導巻きの実例報告の翻訳を見て検証しようと考えた次第です。 http://oriharu.net/jcadceus.htm 私が注目したのは「カドケウス・コイルの浮上」という部分です。これは恐らく直流と交流のコイルの挙動を例に挙げて説明するのが簡単だと思うのですが。コイルに直流を流すと、電力が磁場に変換され、抵抗により発熱します。これが無誘導巻きコイルに交流を流すと、磁場は概ねキャンセルされ、直流のコイルとは正反対に電力が電場に変換されます。ただ直流のコイルとの相違点は、交流の無誘導巻きの場合、磁場が概ねキャンセルされ、インダクタンスも極めて低くなるので、電力を効率的に電場に変換できるのでは？ということです。これが何を意味するかお分かりでしょうか？ あらゆる物体は荷電した電子を保有する原子から構成されます。つまりある特定の物体に強電場を保持できれば、周囲のあらゆる物体から反発し、最終的には地球からも離脱するはずです。 拙い説明でご理解頂けたかどうか心配ですが、上記のような内容を検証したいが為に、ご質問をさせて頂いていた訳です。再度質問したかったのですが、文字制限が（汗）再度ご回答よろしいでしょうか？
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
tanceです。 なにがしかのインダクタンスが残る訳ですが、その残留インダクタンスが どのくらいかによって、その測定器で測れるかどうかが決まります。 要は、測ってみれば良いのです。測定器の測定レンジ外になったり、 ちょっとした配置などで値がコロコロ変わったりする場合は別の計り方 を考えなくてはなりません。とにかく計ってみて、誤差が大きくても およその概略値がわかるのですから、それを踏まえて、そのくらいの値 がちゃんと計れる方法を考えれば良いわけです。 具体的にどうするかは、周波数やインダクタンスの絶対値や要求される 測定精度などで変わります。具体的な数字を教えていただければ回答 できると思います。
お礼
tanoe様 早速のご回答ありがとうございます。 「要は、測ってみれば良いのです。」 そうなんですよね（汗） 以前、私もそういう風に考えて、インダクタンスが計測できる、LCRメーターをネットで検索すると下記アドレスのように安いものなら１万前後で売ってるんですが、 http://www.rakuten.co.jp/seasonproshop/465962/529115/ ご指摘のとおり、測定器には測定レンジがあるんですよね。 自分でも無誘導巻きの残留インダクタンスが、通常のソレノイドコイルよりも低い値になることは、予測できたいたので、果たしてこの安いLCRメーターの測定レンジ内で測定可能なのだろうかと躊躇しておりました。かといって卓上型の高い測定器（ゼロが一つ増えて平気で１０万以上）を買うほど余裕が無いのが現状・・・OTL 具体的な事を書かせて頂きますと、ソレノイドで製作していたときは、目標周波数を設定した後、C：キャパシタンスは使用コンデンサーの固定値を代入し、目標L：インダクタンスを計算で割り出していました。 そして目標L：インダクタンスが決まれば、下記のサイトを利用してコイルの直径や長さを色々変更して、出来るだけ抵抗値の低いコイルを作成していました。 http://butterflysound.jp/article/formulas/inductance.html ですが、今回無誘導巻きのL：インダクタンスが計算で算出できず途方に暮れてました。一応目標周波数の帯域はＫ〔Hz〕～Ｍ〔Hz〕で考えていたのですが、コイルを作ってからでないと、L：インダクタンスがわからないということは、例え正確なL：インダクタンスが測定できても、目標周波数に調整するためには、測定とコイルのカットを何度も繰り返さないといけませんね（汗） とりあえず安いＬＣＲメーターを購入して測定してみたいと思います。 「およその概略値がわかるのですから、それを踏まえて、そのくらいの値がちゃんと計れる方法を考えれば良いわけです。」 ということですが、ＬＣＲメーター以外になにか高精度でL：インダクタンスを測定する方法があるのでしょうか？ 例えば周波数測定器で稼働中の周波数を測定して、そこからL：インダクタンスを逆算するとかでしょうか・・・。
お礼
回答ありがとうございます。 やはり、なにがしかのインダクタンスが残るんですね・・・。 「L=0だとfは0ではなく無限大です」 そうですねご指摘どおり、無限大で、私の勘違いです。 ただ「なにがしかのインダクタンスが残る」場合、そのインダクタンスはどうやって計測したらよいのでしょうか？ 自分で調べたところインダクタンスメーターという測定器があるのですが、「なにがしかのインダクタンスが残る」場合、これで測定しても問題は無いということでしょうか？ お礼のつもりが再度の質問になってしまいましたが、よろしくお願いいたします。