【STEP5-1】正弦波交流｜向きと大きさがくり返し変わる電気

Lesson1　正弦波交流｜向きと大きさがくり返し変わる電気

STEP4で、磁束を変えると電圧が生まれることを学びました。発電機を回し続けると、変化の向きもくり返し変わります。これが交流です。

交流で止まりやすいのは、波形をただの曲線として見て、縦軸が「向きと大きさ」を表すことを忘れることです。

今日のゴール

正弦波の上側・下側を「電気がある／ない」ではなく、基準に対する向きとして読めるようになる。

まず、現象を言葉で読む

交流は、電圧や電流の大きさと向きが時間とともに周期的に変わる電気です。正弦波では0から正の最大値へ進み、0へ戻り、負の最大値を通って再び0へ戻ります。この一巡が一周期です。グラフの上側は基準とした正方向、下側は反対方向を表します。

• 縦軸が電圧か電流かを確認する
• 上側・下側を基準の向きで読む
• 同じ状態へ戻る区間を一周期と数える

ここでは、次の図で何が先に起き、何が後から変わるのかを見ます。

波形は、時間ごとの向きを記録したもの

波形の上側は、決めた基準と同じ向きです。下側は、電気が消えたのではなく、基準と反対向きになったことを表します。まずは山や谷を覚えず、「いまどちら向きか」を声に出して読んでください。

図を見たら、公式へ進む前に自分の言葉で一度説明してみてください。

公式は、図の関係を短く書いたもの

最大値 Vm は山の高さです。sinωt は、その瞬間が一周期のどこにあるかを表します。正負は大きさの良し悪しではなく、向きの約束です。

小さな数字で確認する

Vm=100 V、ωt=30°なら v=50 V です。ωt=210°では v=-50 V となります。数字の50は同じでも、負号が付くので向きは反対です。

数字を入れた後も、最初に予想した向きや増減と合うかを確かめます。

電験3種での読み方

1. 縦軸が電圧か電流かを確認する
2. 上側・下側を基準の向きで読む
3. 同じ状態へ戻る区間を一周期と数える

まとめ

交流は「向きと大きさが時間とともに変わる電気」です。次は、その一周期を秒と回数で数えます。

次はLesson2「周期・周波数・角周波数」です。