最初の実験で、直流と交流がコイルやコンデンサーを通る様子を電灯の明るさで比較する。交流は、家庭交流電源をトランスで９Vに下げている。２番目の実験では、交流の周波数の影響を明らかにするため、低周波発信器の出力をアンプで増幅して交流電源として用いた。

　　

１）電球の明るさの比較　ー　ACは６０Hzとして

RL回路

Fig.1　電球の明るさに対するコイル／インダクターの影響を観察
（左）　AC60Hz-9V、（右）DC 9V		   RC回路
Fig.２　電球の明るさに対するコンデンサーの影響を観察
（左）　AC60Hz-9V、（右）DC 9V
Coil/Inductor

AC 60Hz

 DC   Capacitor AC 60Hz DC
    Inductance
mH
 Resistance
Ω		   with
Iron core		   with
Iron core		        
Inductor １μH     ー ー   2.2μF
１０μH     ー ー   １０μF
１００μH     ー ー   １００μF
Coil ２００Turn ０.６７ ０.６   １０００μF

４００Turn

 ３.２ ２.２   １００００μF

８００Turn

 １３.５ ７.７        
１６００Turn ５.２ ３５.４        
３２００Turn ２０７ １５１        


　　　　　　 ：明るい　　：明るさ減少　　：暗い（点灯せず）

結果

２）電球のAC電圧の定量測定と理論値との比較　ー　ACは１０〜１０4Hz

交流電源として低周波発信器の出力をアンプで増幅したものを用い、電球の明るさを定量的にとらえるために電球両端の電圧を測定した。


Fig.３　周波数発信器の出力をアンプで７.０Vに調節し、コイルまたは コンデンサーを電球と直列につないだ。

RL回路   RC回路

Fig.4　RL回路図		  
Fig.5　RC回路図

Fig.6　RL回路での理論式
（電球の抵抗はR＝20Ω（一定）として計算）		  
Fig.７　RC回路での理論式
（電球の抵抗はR＝20Ω（一定）として計算）

Fig.８　RL回路での実験値
Fig.９　RL回路での理論値		  
Fig.１０　RC回路での実験値
Fig.１１　RC回路での理論値

３）結果


    １．コイルを含むRL回路では、ACの周波数が高いほど、コイルの巻数が多いほど、コイルに鉄芯が入っている方が電圧が低い。コイルのリアクタンスの増加の結果である。
    ２． 鉄芯のないコイルを含むRL回路で実験値と理論値は傾向は良い一致を示しているが、巻数の多いコイルでは実験値は理論値の５０％程度の低い値を示した。
    ３． コンデンサーを含むRC回路では、ACの周波数が低いほど、コンデンサーの容量が小さいほど電圧が低下する。コンデンサーのリアクタンスの増加の結果である。
    ４． コンデンサーを含むRC回路で実験値と理論値は、傾向は良く一致しているが、低周波領域では実験値の方が低い値で、１０3Hz以上の高周波数では異常に高い値を示した。この異常な挙動の原因は不明である。

まとめ

参考文献