方形波入力に対するRL回路の理解

電気回路の基礎を学ぶ上で、方形波入力に対する RL 回路の応答を学ぶ事は、インダクタの特性や過渡現象を直感的に把握するのに役立ちます。本記事では、RL 回路に方形波を入力した際の電流とインダクタの両端電圧の振る舞いをシミュレートしながら、電流の立ち上がりと立ち下がり、インダクタのエネルギー蓄積と放出、電圧と電流の位相関係などを視覚的に学ぶことができます。

時定数

RL 回路において、電流の立ち上がりや立ち下がりの速さは、時定数 $\tau$ によって決まります。時定数の単位は[s]で、最終地の 63.2%に到達するまでの時間を表します。

時定数は、インダクタのインダクタンス $L$ と抵抗 $R$ の積を抵抗 $R$ で割った値で表されます。抵抗分の要素が大きいと時定数が小さくなり、電流の立ち上がりや立ち下がりが遅くなります。逆に、インダクタの要素が大きいと時定数が大きくなり、電流の立ち上がりや立ち下がりが速くなります。

時定数 $\tau = \frac{L}{R}$