コイルに蓄積されたエネルギーに関する質問です

質問

図の回路で一定の電流が流れている時、高性能連動スイッチＳを高速で開きます。
（アークは発生しないとします。）
この後、コイルに蓄積されたエネルギーはどうなりますか？

回答No.2

foobar · ベストアンサー

有限の大きさの部品を使って組んだ回路なら、必ず静電容量が存在しています。
このため、スイッチをきると、その静電容量とコイルの間で振動する電流が流れて、Rで熱に変わってゆきます。
あるいは、磁界の変動により電磁波となって、空間に放散されてゆきます。

こういった静電容量を考えない理想的な場合だと、スイッチの両端に∞の電圧が時間0の間だけ発生し、コイルのエネルギーはそこで消費される、ということになります。（電圧が∞なので電力も∞になって、エネルギとしては∞*0の不定（どんな値も取りうる）になる。）

お礼

回答有難うございます。

＞このため、スイッチをきると、その静電容量とコイルの間で振動する電流が流れて、Rで熱に変わってゆきます。あるいは、磁界の変動により電磁波となって、空間に放散されてゆきます。

長年の疑問が解消されました。

回答No.4

el156

回路図の上の理想の電池は、何があっても電圧が変わないものとして定義されます。何があっても2Vのものと、何があっても3Vのものを並列にしたら、定義に矛盾するので何ボルトになるとは言えません。
インダクターは電流の微分のL倍の電圧を発生するものですが、スイッチを切ることで電流を不連続に制御すれば微分できないので定義に矛盾します。単純な電気回路では、こういうことはよく起きます。例えば電池からスイッチを介してコンデンサに充電する回路なら、スイッチを入れた時に矛盾が生じます。矛盾が起きないようにするには必ず直列に抵抗を入れなくてはなりません。
SPICEなどの電気回路シミュレータでは、こういった矛盾があるとシミュレーション結果が発散して答が出ませんから、先のコンデンサへの充電であれば抵抗を入れて対策します。質問者の方の疑問は、とても「いい質問」だと思います。

お礼

回答有難うございます。

回答No.3

el156

質問が現実の回路に関する質問でしたら、N0.1、No.2の方のお答え通りかと思います。もし定義上の(理想的な)回路を想定された質問ならば、この回路でその操作は、回路の定義に矛盾する操作だということになります。2Vの理想電池と3Vの理想電池を並列にしたら何Vになるか？という質問と同じようなものです。

お礼

回答有難うございます。

＞2Vの理想電池と3Vの理想電池を並列にしたら何Vになるか？という質問と同じようなものです。

こ場合は３Ｖになるので？

回答No.1

fjnobu

コイルに蓄えられたエネルギーは、Ｐ＝１/２Ｌi^2です。
このエネルギーは、電流が切断されたとき、今まで流れていた電流と同じ方向に流し続けようとします。
条件としてアークは発生しないので、大電圧が発生して絶縁破壊を起こします。
絶縁破壊もないのであれば、この回路では、コイルを通って流れて消滅していきます。

お礼

回答有難うございます。