電流力計形計器の作動原理

質問

交流用計器についてお尋ね致します。可動鉄片形は2乗目盛で、原理的には不均等目盛だそうですが、同じ交流用計器の電流力計形計器 も2乗目盛なので、不均等目盛になるのでしょうか？

回答No.1

m_and_dmp · ベストアンサー

電流力型計器についておさらいをしておきます。
電流力が計器は、固定コイルの作る磁界の中に可動コイルを配置した構造になっています。簡単のため、固定コイルの作る磁界が下から上向きとし、可動コイルは1T(1回巻き）で、コイルの面が磁界の方向と同じ向きになっているものとします。コイルの上側の線には向こう向きの電流が流れ、したがって、コイルの下側の線にはこちら向きの電流が流れているとします。
フレミングの左手の法則により、コイルの上側の線は右向きの力がかかります。
コイルの下側の線には左向きの力がかかります。これはコイルを右に回転させる力（トルク）です。

固定コイルと可動コイルを直列に接続し、電流Iを流すと、可動コイルに働く力は固定コイルの電流Iと、可動コイルの電流Iの積に比例するので、可動コイルに働く力は電流Iの2乗に比例します。
よって、不均等目盛になることは確かです。

上の説明から、目盛は2乗目盛になると考えやすいのですが、それほどシンプルではありません。可動コイルが回転すると、トルクが小さくなるからです。
可動コイルが90°回転して、固定コイルの作る磁界の向きと直交する状態になったとします。先程上側にあった線は右側に、下側にあった線は左側に来ます。
右側の線には右向きの力が働き、左側の線には左向きの力が働きますが、引張っりっこをするだけで回転力になりません。
電流が大きくなり回転角が大きくなると、電流の増加の割にはトルクの増加が小さくなり、2乗目盛から逸脱します。
いずれにしても、不均等目盛であることは変わりません。

固定コイルに電流を流し、可動コイルに電圧をかけると、可動コイルが受ける力は「電流と電圧の積=電力」にに比例することになり、おおよそ均等目盛（2乗目盛ではない）の電力計になります。

お礼

そういう仕組みになっているのですか。確かに、可動コイルが90°回転したら、引張っりっこをするだけで回転力になりませんね。そのような関係で、電流力形計器も不均等目盛という事ですか。なるほど。よく、わかりました。ありがとうございました。大変、参考になりました。