交流回路の抵抗・コイル・コンデンサの基本的な性質

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電気
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交流電源は周期的に電圧と電流が変化します。
回路の構成によって電圧と電流の波形に時間的なズレが生じることが有ります。
交流特有の現象なのでなぜそうなるのかを確認にてみましょう。

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位相をずらす原因となるもの

抵抗R(Ω)、コイルL(H)、コンデンサC(F)の三種類があり、
交流回路において位相のズレを起こす要因になります。

交流回路においてコイルとコンデンサの性質は正反対の特徴が現れます。

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位相とは

交流回路における電圧の変化と電流の変化の時間的なズレのことを
位相といいます。
ズレがない状態を同相といいます。

抵抗

抵抗は直流・交流とも電流の流れを妨げる働きをします。
電流と電圧の位相はずれません

コイル(インダクタンス)

コイルのインダクタンスは交流回路では電流の流れを妨げます。
それは誘導性リアクタンスで表されます。
誘導性リアクタンスは周波数が高くなると大きくなる性質があるので
周波数が高いほど電流が流れにくくなります。

誘導性リアクタンス(Ω)=2×π×f×L
※周波数が大きいほどリアクタンスが大きくなります。

コンデンサ(静電容量)

コンデンサの静電容量は交流回路では電流の流れを妨げます。
それは容量性リアクタンスで表されます。
容量性リアクタンスは周波数が高くなる小さくなる性質があるので
周波数が高いほど電流が流れやすくなります。

容量性リアクタンス(Ω)=1/2×π×f×C

 

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位相のズレ

抵抗のみの回路の交流電流

波形の頂点と0になる時間的なズレが発生しません。
電圧eと電流iは同相になります。

コイルのみの回路の交流電流

コイルのみの交流回路では電圧に対して電流の位相が90°遅れます。
波形の頂点と0になるタイミングが電流が90°遅くなります。

これはコイルに電流の変化を嫌う性質(今の電流を維持したい)が
あるので、電圧に対して電流が遅れて変化する為です。

コンデンサのみの回路の交流電流

コンデンサのみの交流回路では電圧に対して電流の位相が90°進みます。
波形の頂点と0になるタイミングが電流が90°早くなります。

コンデンサは電圧の変化を嫌う性質があります。

 

コイルとコンデンサは正反対の性質をもっていることが分かかります。

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