交流回路の基礎

基本の仕組み

正弦波交流の実効値が100Vなら最大値は100√2V、約141Vです。50Hzは1秒間に50回繰り返す意味で、一周期は1÷50＝0.02秒になります。

交流では抵抗だけでなくコイルやコンデンサも電流の流れ方に影響します。それを合わせたものがインピーダンスです。直列のRと誘導性リアクタンスXだけなら、大きさは√(R²＋X²)で求めます。

正弦波とR・L・Cの違い

正弦波では実効値＝最大値/√2です。周期T＝1/fで、50Hzは0.02秒、60Hzは約0.0167秒です。この最大値と実効値の関係は正弦波を前提とします。周波数が上がっても抵抗Rだけの回路の抵抗値は変わりません。

コイルの誘導性リアクタンスXL＝2πfLは周波数とともに大きくなり、電流は電圧より遅れます。コンデンサの容量性リアクタンスXC＝1/(2πfC)は周波数とともに小さくなり、電流は電圧より進みます。R、L、Cの直列では合成リアクタンスX＝XL−XC、Z＝√(R²＋X²)です。

例えばR＝3Ω、XL＝6Ω、XC＝2ΩならX＝4Ω、Z＝5Ω。電源実効値100Vなら電流20A、力率R/Z＝0.6です。XLとXCを足してからRと単純加算することはできません。

確認

実効値を波形の最大値と混同したり、RとXを単純に足したりしないようにします。両者は電圧と電流の時間的なずれを含めて合成するからです。