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コイルインダクタンス計算|長岡係数・Wheeler式

コイルの直径・長さ・巻数からインダクタンスを計算し、長岡係数法とWheeler近似を比較。電流・周波数を変えて磁束密度の概算、蓄積エネルギー、誘導リアクタンスも確認できます。

mm
mm
A
kHz
計算結果
インダクタンス L (μH)
巻数 N
コア比透磁率 μr
蓄積エネルギー ½LI² (mJ)
磁束密度 B (mT)
リアクタンス Xₗ (Ω)
L(Wheeler)(μH)
Nagaoka係数 Kₙ
コイル・電流・磁場ライブビュー

青い点=コイルを流れる電流。緑の曲線=コイルを貫く磁力線。巻数N・電流I・コアμrを上げると磁力線が密になり、インダクタンスL∝N²μrが増える様子が見えます。

インダクタンス L vs 巻数 N(L ∝ N² の2乗則)
インダクタンス L vs コイル直径 D
理論・主要公式
$$L = \mu_0\mu_r \frac{\pi D^2}{4}\frac{N^2}{l}K_n$$

長ソレノイド近似($K_n\to1$)。$L$ は巻数の2乗 $N^2$ とコア比透磁率 $\mu_r$ に比例、長さ $l$ に反比例。

$$B = \mu_0\mu_r \frac{N I}{l},\qquad E = \tfrac{1}{2}L I^2,\qquad X_L = 2\pi f L$$

$B$=軸上磁束密度、$E$=蓄積エネルギー、$X_L$=誘導性リアクタンス。

Wheeler近似式(誤差 ≤ 1%、実用範囲):

$$L \approx \mu_0\mu_r\frac{\pi r^2 N^2}{l + 0.9r}$$

$K_n$ は有限長補正係数(長岡半太郎, 1909)で椭円積分 $K(k),E(k)$ により厳密に与えられます。

条件をそろえて試す

計算例

直径10mm、長さ20mmを試すときは、入力欄に10と20を入れます。0.01と0.02ではありません。形状と比透磁率を固定し、巻数を50から100にするとインダクタンスは4倍になります。

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モデルと適用範囲

L=μ0μr(πD²/4)N²Kn/l。直径・長さの入力はmm、内部でmに換算し、LはμHで表示します。エネルギーはE=LI²/2、リアクタンスはXL=2πfLです。周波数の入力単位はkHzです。磁束密度表示には長ソレノイド近似を使います。

よくある質問

長岡係数法なら実物の値と完全に一致しますか?

いいえ。長岡係数は有限長の理想化した巻線モデルに対する補正です。実際の巻線断面、巻き方、寄生容量、導体損失などはすべて含まれていません。

磁性体コアはμrを入れるだけで設計できますか?

μr欄は一定の比透磁率を乗じる理想モデルです。実際の磁路、ギャップ、反磁界、飽和、周波数依存性を解きません。材料の公称μrを入れた結果だけでコアを選定しないでください。

電流や周波数を変えてもLが変わらないのは?

この線形モデルではLは形状・巻数・μrで決まります。電流は磁束密度とエネルギー、周波数はリアクタンスと可視化に影響します。飽和によるLの低下は計算しません。

Wheeler式との比較はどう使いますか?

同じ寸法と巻数で、簡易近似による差を見ます。差が小さいことは実物への精度保証ではありません。特に短いコイルや高周波では、巻線形状・自己共振・損失の検証が別途必要です。

理論の参考資料(本ツールの精度保証ではありません)

NIST: Grover, single-layer solenoids (PDF)

説明を更新:2026年9月6日