直列共振回路の実験において

質問

一般的にコイルの内部抵抗の方がコンデンサの内部抵抗よりも大きくなる理由を教えてください。

RLC直列共振回路の実験を行い、その際コイルとコンデンサの電圧をそれぞれ測定しました。
その結果、VL>VCとなりました。
直列なので、流れる電流は同じ。ということは２つの内部抵抗が影響しているのではないかということになりました。

コイルには自己誘導、コンデンサには漏れ電流が関係しているのではないかと思い、調べていますが、なかなか上記の証明に行きつきません。

アドバイス、参考になるサイト等を教えていただきたいです。
よろしくお願いします。
（先ほど同様の質問を投稿しましたが、わけあって削除していただきました。すみません。）

回答No.2

noname#230359

↓をそのまんまコピペするだけで宿題完了

コンデンサ物語（２）＝コンデンサに流れる電流(交流回路)＝
http://www.jeea.or.jp/course/contents/01117/

コンデンサ物語（３）＝コンデンサに流れる電流(直流回路)、充電と放電＝
http://www.jeea.or.jp/course/contents/01118/

LやCの電流が90°遅れ、進みが生ずるのはなぜか
http://www.jeea.or.jp/course/contents/01128/

インダクタンス物語（2）インダクタンスとは何か
http://www.jeea.or.jp/course/contents/01145/

>コンデンサにも絶縁抵抗などがありますよね。
絶縁抵抗値は一般的にＤＣでの抵抗値です、しかもメガΩ単位です
従って無意味です

本件で肝心なのはＡＣでの抵抗値＝インピーダンス
http://ednjapan.com/edn/articles/1102/01/news118.html
コイルも同様
http://ednjapan.com/edn/articles/1102/01/news119.html

補足

回答ありがとうございます。

説明足らずですみません。
電磁気学的、材料物性的な観点から説明しなければならないようなので、
その観点から、もしヒントなどをいただけたら助かります。
教えていただいたURLの方も参考にさせていただきます。

回答ありがとうございます。非常に助かります。

なるほど、MΩになってしまうので困っていました。
そういうことだったんですね。

URLありがとうございます、参考にさせていただきます。

回答No.1

noname#230359

質問者さんは、学生さんですか？
学校のﾚﾎﾟｰﾄ用に、Q&Aサイトが回答を教えるのは望ましいことではありません。しかし、若干のヒントを回答します。

コイル及びコンデンサともに、理想的な特性であれば電流を流しても損失
ゼロです。

コイルとコンデンサを比べたとき、理想状態からのはずれが大きいのは、
一般的に、コイルの方です。

その主な理由は、巻線の抵抗分が無視できないこと、鉄心を使っている
コイルの場合、鉄心の損失が付け加わることです。

この先は、ご自身で調べてください。

コイルにもコンデンサにも、理想状態では存在しない各種の抵抗分を定義す
ることはできますし、値の大小はありますが、抵抗分に電流が流れることで
実際に損失を生じます。

実測しないで、“思考実験”によって抵抗値を比較することは、学生さんに
は無理でしょう。とはいっても、使用状態でどの程度の損失が生じるかは、
カタログ値などで類推することは可能です。

コンデンサの損失を表す指標として、一般に使われるのは tanδです。
電力用コンデンサのtanδは、コンデンサのカタログ（仕様）を丹念に
調べれば見つけられると思います。

これに対して、コイルの損失を表す具体的な数値を、カタログ等に公表され
た数値から直接拾い上げるのは困難のように思います。
しかし、コイル全体の表面積、コイル巻線の温度定格（種別）などから、
使用状態における損失（電力）を推定することは可能です。がんばって
下さい。

“コイルの自己誘導が抵抗となる”
ばっさり切り捨ててしまってもよいのいですが、なぜそのように考えたか、
理由を整理して提示してみて下さい。もしかすると、真実の糸口をつかん
でいるかもしれません。Ｑ＆Ａを繰り返すことで、理解を深めることが
できる可能性があるとおもいます。執念深く質問を繰り返して下さい。
可能な限り、回答を差し上げたいと思います。

ただ単に、“コイル”と“コンデンサ”という名前で呼んでいますが、
それらに通電した場合の電力損失は、理想コイル、理想コンデンサでは
発生しません。理想から“外れ”の程度を定量化することが、貴殿に
課せられた宿題ということです。

理想から外れた状態を検討するのですから、現実に目を向けることが必要
です。

“コイル”や“コンデンサ”の損失は、動作条件に依存します。実験条件
通電した電流、周波数はどの程度ですか？

もう一方、使った“コイル”と“コンデンサ”の構造及び使われている
材質は何でしょうか？
コイルの構成要素と考えられる、磁性材料、巻線の材質。コンデンサの
構成要素である誘電体の材質をきちんと調べて下さい。
使用されている電気材料の特性と、できあがった“コイル”や“コンデンサ”
の損失との関係を明らかにしていく作業を進めましょう。

お礼

解答ありがとうございます。

すみません、ヒントで十分です。
参考にさせていただきます。

補足

すみませんが、もう少しヒントをください。

ohkawaさんの回答をもとに調べてみました。
コイルにはohkawaさんの言う通り、様々な抵抗がありますが、
コンデンサにも絶縁抵抗などがありますよね。
その大きさを比較することは測定以外では不可能なのでしょうか？

また、コイルの自己誘導が抵抗となるということはありえないのでしょうか？

回答ありがとうございます、非常に助かります。

やっぱりコイルとコンデンサの種類をピックアップして比較する方法になるんですね…
できる限りやってみます。

電磁気学的、材料物性的な観点から説明するようにとアドバイスを先生からいただき、また、コイルは自己誘導が関係するのではと院生の方からアドバイスをいただいたので、それをもとに考えてみました。
調べてみると自己誘導による抵抗値を求める式がないので、自分なりに公式をくっつけてみた結果、ソレノイドに鉄心を入れた場合の抵抗値はmΩ～Ω程度の大きさになりました。ソレノイドの断面やインダクタンスはネットから拾い上げた無理のない数字を使ってみました。
作った式は、R=Na/2=L/μμ0です。Nは巻き数、aは断面の半径です。

よろしくお願いします。