電気・電子回路の設計や学習において、インダクタンスという概念は欠かせない要素のひとつです。
コイルや変圧器などの部品を扱う際に必ず登場するこの物理量ですが、「単位は何?」「HやmH、μHってどう読むの?」「換算・変換の方法がわからない」と感じる方も多いのではないでしょうか。
この記事では、インダクタンスの単位は?換算・変換も(HやmHやμHやヘンリー等)読み方や一覧は?というテーマで、基礎からしっかりと解説していきます。
単位の読み方や定義から始まり、よく使われる単位の一覧、換算・変換の方法まで丁寧にまとめましたので、ぜひ最後までご覧ください。
インダクタンスの単位はヘンリー(H)が基本単位
それではまず、インダクタンスの単位と基本的な定義について解説していきます。
インダクタンスの基本単位は「ヘンリー(H)」です。
ヘンリーはアメリカの物理学者ジョセフ・ヘンリー(Joseph Henry)にちなんで名付けられた単位で、国際単位系(SI単位系)において電磁誘導に関する物理量を表します。
インダクタンスとは、コイルなどに電流が流れたとき、その変化に対して起電力(誘導起電力)を生じさせる性質の大きさを示す量のことです。
インダクタンスの基本単位は「ヘンリー(H)」であり、1Hは「1秒あたり1アンペアの電流変化に対して1ボルトの起電力を生じるインダクタンス」として定義されています。
ヘンリー(H)の正式な定義
ヘンリー(H)は、以下のように定義されています。
1H(ヘンリー)= 電流が1秒間に1A(アンペア)変化したとき、1V(ボルト)の起電力が発生するインダクタンス
数式で表すと:V = L × (dI/dt)
V:誘導起電力(ボルト)、L:インダクタンス(ヘンリー)、dI/dt:電流の時間変化率(A/s)
この式はコイルの基本的な電圧・電流の関係を示すもので、インダクタンスが大きいほど、同じ電流変化に対してより大きな起電力が発生することを意味します。
実際の電子回路では、インダクタンスの値は非常に小さい場合が多く、H(ヘンリー)よりも小さな単位が頻繁に使われます。
インダクタンスとコイル・自己インダクタンス・相互インダクタンス
インダクタンスには大きく2種類あります。
ひとつは自己インダクタンス(Self-inductance)で、コイル自身が持つインダクタンスのことです。
もうひとつは相互インダクタンス(Mutual inductance)で、2つのコイル間での電磁誘導の大きさを表します。
変圧器(トランス)は相互インダクタンスを利用した代表的な電子部品のひとつです。
ヘンリーという単位の読み方
「H」は「ヘンリー」と読みます。
英語では「henry」(複数形はhenrys またはhenries)と表記されます。
日本語では「ヘンリー」とカタカナで読むのが一般的で、電気系の教科書や資料でも広く使われている読み方です。
インダクタンスの単位一覧(H・mH・μH・nH・pHなど)
続いては、インダクタンスで使われる各単位の一覧を確認していきます。
実際の電子部品では、H(ヘンリー)という大きな単位よりも、mH(ミリヘンリー)やμH(マイクロヘンリー)、nH(ナノヘンリー)といった小さな単位が頻繁に登場します。
それぞれの単位の読み方と意味を以下の表にまとめました。
| 単位記号 | 読み方 | 意味(Hとの関係) | 主な用途・使用例 |
|---|---|---|---|
| H | ヘンリー | 基本単位(1H) | 大型変圧器、電力用リアクトルなど |
| mH | ミリヘンリー | 1mH = 10⁻³H(0.001H) | オーディオ用コイル、フィルタ回路など |
| μH | マイクロヘンリー | 1μH = 10⁻⁶H(0.000001H) | 高周波コイル、スイッチング電源など |
| nH | ナノヘンリー | 1nH = 10⁻⁹H | 高周波・マイクロ波回路、配線の寄生インダクタンスなど |
| pH | ピコヘンリー | 1pH = 10⁻¹²H | 超高周波回路、寄生成分の評価など |
mH(ミリヘンリー)の読み方と特徴
mH(ミリヘンリー)は「ミリヘンリー」と読み、1Hの1000分の1に当たる単位です。
オーディオアンプのコイルや電源フィルタ、低周波回路などでよく使われる大きさです。
電気系の教科書や部品カタログでも頻繁に登場するため、覚えておきたい単位のひとつといえるでしょう。
μH(マイクロヘンリー)の読み方と特徴
μH(マイクロヘンリー)は「マイクロヘンリー」と読み、1Hの100万分の1に当たる単位です。
「μ(ミュー)」はギリシャ文字で「マイクロ」を意味する接頭辞として広く使われています。
スイッチング電源のチョークコイルや高周波フィルタ回路でよく見られる単位で、電子回路設計において非常に身近な存在です。
nH(ナノヘンリー)・pH(ピコヘンリー)の読み方と特徴
nH(ナノヘンリー)は「ナノヘンリー」と読み、1Hの10億分の1という極めて小さな値です。
GHz帯を扱うマイクロ波回路や、配線そのものが持つ寄生インダクタンスの評価などに使われます。
さらに小さいpH(ピコヘンリー)は「ピコヘンリー」と読み、1Hの1兆分の1という超微小な単位で、超高周波領域での精密な評価に用いられます。
インダクタンスの換算・変換方法(単位変換の計算例)
続いては、インダクタンスの換算・変換方法を確認していきます。
単位の変換は、接頭辞の意味を理解すれば非常にシンプルに計算できます。
各単位間の換算は10の累乗(べき乗)を使って行うのが基本です。
インダクタンス単位の基本換算
1H = 1,000mH = 1,000,000μH = 1,000,000,000nH = 1,000,000,000,000pH
H(ヘンリー)からmH・μH・nHへの換算
HからmH・μH・nHへの変換は以下のように行います。
HからmHへの換算:×1,000(10³)
例)2H = 2 × 1,000 = 2,000mH
HからμHへの換算:×1,000,000(10⁶)
例)0.005H = 0.005 × 1,000,000 = 5,000μH
HからnHへの換算:×1,000,000,000(10⁹)
例)0.000001H(1μH) = 1,000nH
小数点が多くなる場合は、指数表記(科学的記数法)を使うと計算ミスを防ぎやすくなります。
mH・μH・nHからHへの換算
逆にmH・μH・nHをHに変換する場合は、以下のように割り算(もしくは10のマイナス乗を掛ける)で求めます。
mHからHへの換算:÷1,000(×10⁻³)
例)500mH = 500 ÷ 1,000 = 0.5H
μHからHへの換算:÷1,000,000(×10⁻⁶)
例)330μH = 330 ÷ 1,000,000 = 0.00033H = 3.3×10⁻⁴H
nHからHへの換算:÷1,000,000,000(×10⁻⁹)
例)100nH = 100 ÷ 1,000,000,000 = 1×10⁻⁷H
電子部品のデータシートでは、μHやnHで表記されることが多いため、この逆変換もしっかり身につけておくと設計作業がスムーズになるでしょう。
単位変換のまとめ表
単位変換をより視覚的に理解できるよう、相互換算の一覧表を掲載します。
| 変換元 | 変換先 | 計算方法 | 計算例 |
|---|---|---|---|
| H → mH | mH | ×10³ | 1H = 1,000mH |
| H → μH | μH | ×10⁶ | 1H = 1,000,000μH |
| H → nH | nH | ×10⁹ | 1H = 10⁹nH |
| mH → H | H | ×10⁻³ | 1mH = 0.001H |
| mH → μH | μH | ×10³ | 1mH = 1,000μH |
| μH → H | H | ×10⁻⁶ | 1μH = 0.000001H |
| μH → mH | mH | ×10⁻³ | 1μH = 0.001mH |
| μH → nH | nH | ×10³ | 1μH = 1,000nH |
| nH → μH | μH | ×10⁻³ | 1nH = 0.001μH |
この表を参考にすることで、各単位間の変換を素早く確認できるでしょう。
インダクタンスに関連する重要な用語と概念
続いては、インダクタンスを理解するうえで知っておきたい関連用語と概念を確認していきます。
インダクタンスは単体で理解するだけでなく、リアクタンス・インピーダンス・共振回路などの概念と組み合わせることで、より実践的な理解が深まります。
誘導リアクタンス(XL)とインダクタンスの関係
誘導リアクタンス(XL)とは、交流回路においてインダクタンスが電流の流れを妨げる度合いを表す量です。
単位はΩ(オーム)で表され、以下の式で計算されます。
XL = 2π × f × L
XL:誘導リアクタンス(Ω)
f:周波数(Hz)
L:インダクタンス(H)
例)L = 1mH(0.001H)、f = 1,000Hz のとき
XL = 2π × 1,000 × 0.001 ≒ 6.28Ω
周波数が高くなるほど誘導リアクタンスは大きくなるため、コイルは高周波を通しにくく、低周波を通しやすいという特性を持ちます。
これはローパスフィルタやノイズフィルタの設計において非常に重要な原理です。
LC共振回路とインダクタンスの役割
インダクタンス(L)とキャパシタンス(C)を組み合わせたLC共振回路は、特定の周波数(共振周波数)において特別な電気的特性を示す回路です。
共振周波数の計算式
f₀ = 1 ÷ (2π × √(L × C))
f₀:共振周波数(Hz)、L:インダクタンス(H)、C:キャパシタンス(F)
例)L = 100μH、C = 100pF のとき
f₀ = 1 ÷ (2π × √(100×10⁻⁶ × 100×10⁻¹²))≒ 1.59MHz
ラジオやテレビの選局回路、無線通信機器などはこのLC共振の原理を活用したものです。
インダクタンスの値を変えることで、共振周波数を自在に調整できるのが大きなメリットといえるでしょう。
コイルの種類とインダクタンスへの影響
コイルの形状や巻き数、コアの材質によって、インダクタンスの値は大きく変わります。
主なコイルの種類と特徴を以下の表で確認しましょう。
| コイルの種類 | コアの種類 | インダクタンスの目安 | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 空芯コイル | なし(空気) | 数nH〜数μH | 高周波・マイクロ波回路 |
| フェライトコアコイル | フェライト | 数μH〜数mH | スイッチング電源、EMCフィルタ |
| 鉄芯コイル(インダクタ) | 珪素鋼板など | 数mH〜数H | 電源トランス、低周波フィルタ |
| トロイダルコイル | フェライト・鉄粉など | μH〜H(幅広い) | ノイズフィルタ、電源回路 |
コアの透磁率(μr)が高いほど、同じ巻き数でもインダクタンスは大きくなります。
設計段階でインダクタンスの目標値が決まったら、使用する周波数帯や回路の目的に合わせてコイルの種類を選ぶことが重要です。
まとめ
この記事では、インダクタンスの単位は?換算・変換も(HやmHやμHやヘンリー等)読み方や一覧は?というテーマで詳しく解説してきました。
インダクタンスの基本単位はヘンリー(H)であり、実際の電子回路ではmH・μH・nH・pHといった小さな単位が頻繁に使われます。
単位間の換算は10の累乗を使って行い、変換の方向によって掛け算か割り算かを使い分けるのがポイントです。
また、誘導リアクタンスやLC共振回路との関係を理解することで、インダクタンスの実用的な意味がより鮮明になるでしょう。
コイルの種類やコアの材質によってインダクタンスの値が変わる点も、回路設計において見落とせない重要な知識のひとつです。
この記事が、インダクタンスの単位や換算に関する理解を深める一助となれば幸いです。