インダクタは電流変化と電圧を結ぶ

電流が保存状態を運ぶ

理想インダクタの電圧は$v=L\,di/dt$、エネルギーは$E=Li^2/2$です。電圧インパルスなしに電流は瞬時に跳べません。定常DCでは電圧0で短絡として動作します。実巻線は抵抗と電流依存の磁心動作があるため、「DCで短絡」は任意電流で無損失配線という意味ではありません。

10 mHに一定1 Vを加えると電流は100 A/sで変化します。0から始め、電圧が一定なら1 msで100 mA増加します。100 mAの蓄積エネルギーは$0.01\times0.1^2/2=50$ μJです。ランプが続くといずれ電源や部品限界に達します。理想式だけでは安全な最大電流は決まりません。

抵抗を加える

3.3 Vステップを直列330 Ωと10 mHへ接続します。最終電流10 mA、時定数$\tau=L/R=30.303$ μsです。0からなら$i(t)=10\text{ mA}(1-e^{-t/\tau})$です。1時定数後は6.3212 mAです。最初は電源電圧全部がインダクタにかかり、定常へ近づくと0へ向かいます。

コンデンサと比較します。有限電源の切り替えで連続する量は、コンデンサ電圧とインダクタ電流です。正しい保存状態を追うと、初期条件でよくある誤りを防げます。

経路の開放はモデルを変える

電流のあるインダクタを急に切断すると、存在する寄生経路や保護経路で電流を続けようと電圧を生みます。フライバックダイオードはよく使う意図的な経路ですが、電圧、エネルギー、減衰には回路計算が必要です。スイッチ開放で保存電流が直ちに0になると考えてはいけません。

RL遷移のシミュレーションには直列抵抗と物理的に意味ある電流帰還経路を含めます。Rに巻線抵抗を含むか示します。公称値からの30.303 μs予測が有用なのは、実際の総直列抵抗とインダクタンスが仮定に合う場合です。