ヘンリー
SI 組立単位 · 量：インダクタンス
01 · 定義
ヘンリーとは、毎秒一アンペアの速さで変わる電流が一ボルトの電圧を誘導する回路のインダクタンスである。同じことを別に言えば、一アンペアの電流が一ウェーバの鎖交磁束をつくるインダクタンスのことだ。
インダクタンスは電流の慣性である。質量が速さの変化に逆らうように、インダクタンスは電流の変化に逆らう。一息に走らせることもできなければ、止めることもできない。スイッチの火花はここから来る——遮断のその瞬間、電流はまだ一瞬だけ空気の中を進む。
コイルの入った回路を切ってみるとよい——電流は空気を通って進み続けようとし、接点にアークが飛ぶ。だからどのリレーの、どのモータの傍らにも還流ダイオードが座っている。電流を自分自身に閉じさせ、火花なしに消えさせるためだ。
巻数を倍にすればインダクタンスは四倍になる。巻きは磁束を生み、同時にその磁束と鎖交するからだ。フェライトや鋼の芯はさらに千倍を足すが、飽和までのこと——その先ではインダクタンスは空芯コイルの値へ落ちて戻る。
02 · 換算
インダクタンスを入れると、要覧が単位ごとに分けて示す
実際の部品はマイクロとミリヘンリーに住んでいる。CGSM 系ではインダクタンスは、CGSE 系の容量と同じく長さの次元をもっていた——アブヘンリーはそのまま「センチメートル」と呼ばれた。コイルをセンチで語る古い技術者の癖はここから来る。大きさの話ではなく、インダクタンスの話だ。
コンデンサと組めば、インダクタンスは共振回路の周波数を決める——一世紀のあいだラジオを放送局に合わせてきた、まさにあの回路である。回していたのはコンデンサのほうだ。可変容量は可変インダクタンスより作りやすい。
| 単位 | 名称 | 値 | どこで出会うか |
|---|---|---|---|
| H | ヘンリー、SI 単位 | 1 | ヘンリー、SI 単位 |
| mH | ミリヘンリー | 1000 | ミリヘンリー |
| µH | マイクロヘンリー | 1000000 | マイクロヘンリー |
| nH | ナノヘンリー | 1000000000 | ナノヘンリー |
| pH | ピコヘンリー | 1000000000000 | ピコヘンリー |
| Wb/A | アンペアあたりのウェーバ——まったく同じもの | 1 | アンペアあたりのウェーバ——まったく同じもの |
| V·s/A | アンペアあたりのボルト秒 | 1 | アンペアあたりのボルト秒 |
| Ω·s | オーム秒：名が定まる前の実務上の書き方 | 1 | オーム秒：名が定まる前の実務上の書き方 |
| abH | アブヘンリー、CGSM：インダクタンスのセンチメートルとも呼ぶ | 1000000000 | アブヘンリー、CGSM：インダクタンスのセンチメートルとも呼ぶ |
| stH | スタットヘンリー、CGSE | 0 | スタットヘンリー、CGSE |
二つめの式はウェーバによる定義——一ヘンリーはアンペアあたり一ウェーバである。三つめは巻線の磁界に蓄えられたエネルギー。
03 · 桁の並び
基板の配線からエネルギーの蓄えまでミリヘンリー：リレーの巻線、結合トランス
04 · 測定器
インダクタンスは何で測るか
正弦波を加え、位相のずれからインピーダンスの無効分を有効分から切り分ける。結果は周波数とバイアス電流に左右される——フェライト入りのコイルは一キロヘルツと一メガヘルツで違う値を示すので、測定条件は値と一緒に書く。
未知のインダクタンスを標準コンデンサと抵抗で釣り合わせる。コイルを別のコイルと比べるのではなく、より精確に作れる容量と比べるわけだ。不確かさは百分の数パーセント、古典的な実験室の方法である。
コイルを既知のコンデンサとつなぎ、回路が鳴る周波数を探す。インダクタンスはトムソンの式から出る——発振器とオシロスコープさえあればよい、いちばん手に入りやすい方法であり、ナノヘンリーに対しては唯一実用になる方法でもある。
溶融石英の円筒に一層だけ巻いた巻線。寸法はマイクロメートルまで測ってある。そのインダクタンスは形と磁気定数から計算され、測られることはまったくない。量子標準へ移る前、単位はまさにこうして定められていた。
05 · 表記の規則
大文字の H——「ヘンリーズ」ではない
大文字の H は単位を表し、小文字の h は SI の外にある時間の単位、時である。名は苗字から来ているが、文中では小さく書く。同じ式の中で斜体の L の隣に立つ H は取り違えようがない——量は傾けて組み、単位はまっすぐ組むからだ。
量の記号は斜体の L、単位の記号は立体の H。ロシア語の記号は Гн。大文字の H は式の中ですでに磁界の強さに取られているので、同じ行では書体で見分ける——量は傾き、単位は立つ。
06 · 隣り合う単位
ヘンリーはファラドの裏側だ。一方の量は電流の変化に逆らい、他方は電圧の変化に逆らう。二つ揃えば回路の周波数を決め、別々ならリップルをならす——コイルは電流の通り道に、コンデンサはそれを横切って。
二つの巻線の相互インダクタンスは M と記し、同じヘンリーで測る。変圧器ではそれは自己インダクタンスの積より小さい。その差こそ、二つめの巻線をかすめて逃げた磁束の分である。
一アンペアあたりの磁束
インダクタンス
回路の対をなす量
Simetrium の 要覧のうち ヘンリーの隣にあるのは ウェーバ と アンペア 定義から、 ファラド 共振回路の対をなす量として、 オーム 時定数からの ヘルツ——共振の周波数はこれで表す。
ヘンリーは磁気の一族を閉じる——ウェーバをアンペアで割ったもの。オームと組めば秒を、ファラドと組めば共振周波数を与える。インダクタンスと容量は鏡像である。一方は電流の変化に逆らい、他方は電圧の変化に逆らう。
07 · 歴史の部
二番目に発表された発見
ジョゼフ・ヘンリーは鉄の弧を絶縁線で巻いた——絶縁は妻のドレスから買った絹のリボンで作った——そして一トンを支える磁石を得た。オルバニーの学校教師は、のちにスミソニアン協会の初代事務局長となる。
一八三二年、ジョゼフ・ヘンリーは電磁石を含む回路を切ったときの火花に気づき、コイルが自分自身に電圧を誘導することを理解した。彼はこの現象をファラデーより先に実験ノートへ書いたが、発表は後になった——誘導の先取権はイギリス人に残った。
シカゴの国際電気家会議は、インダクタンスの単位にヘンリーの名を与えた——ほかのいくつかの実用単位とともに。そのとき彼は死んで十五年。名は、先取権の競走には負けたが同僚の敬意は失わなかった男のもとへ行った。
インダクタンスの単位の最初の名は「象限」だった——一千万メートル、地球の子午線の四分の一。オームとボルトを採ったのと同じ会議で、ヘンリーがそれに取って代わった。
第九回国際度量衡総会は、ウェーバとテスラとともにヘンリーを実用単位の体系に入れた。ナノヘンリーに等しい CGSM 系の「インダクタンスのセンチメートル」は、それからさらに二十年ほど手引書に残った。
測るのではなく、計算する単位
二〇一九年まで、ヘンリーは計算で実現されていた。磁気定数は正確に定められ——四パイ掛ける十のマイナス七乗ヘンリー毎メートル——単層巻線のインダクタンスはその形からだけで出てきた。定義が改められてからは定数のほうを測り、標準は量子ホール効果に載せ替えられた。
磁気定数 µ₀ = 一・二五六 六三七·十のマイナス六乗 H/m は、メートルあたりのヘンリー——すなわち空っぽの空間のインダクタンスである。二〇一九年までは 4π·10⁻⁷ という厳密な数だった。いまは測られ、末尾の桁はなお詰められている。
カタログ · 測定単位
それぞれの量に一つの要覧
SI の基本単位が七つ、固有の名をもつ組立単位が二十二、そして技術にも暮らしにも欠かせないSI 以外の単位。どれにも一葉ずつ：定義、換算、測定器、表記の規則。36 言語で。
固有の名をもつ SI 組立単位
ヘンリーの要覧を開いていますSI 基本単位
テラコッタ色は、ヘンリーを組み立てる四つの単位ほかの書き方でのインダクタンス
要覧の言語
三十六言語。記号 H は国際的だが、図面での値の書き方は違う。100µ も 100uH も 0.1mH も同じものを指しており、翻訳のさいに要覧はそれらを一つの形にそろえる。