【STEP5-4】位相差とベクトル｜「進み・遅れ」を図で読む

同じ周波数の波でも、山に着く時刻がずれることがあります。この時間のずれを角度で表したものが位相差です。

交流で手が止まりやすいのは、進み・遅れを言葉だけで覚え、どちらが先に山や0へ到達するかを波形で確認しないことです。

交流は、波形を描いてから位相を読み、ベクトルにしてから式を選ぶ。

まず、現象を言葉で読む

位相は波の進み具合です。同じ位置を同時に通れば同相、四分の一周期ずれれば90°、半周期ずれれば180°です。左側で先に山へ着く波が進み、後から着く波が遅れです。ベクトル図では反時計回りに回る矢印を基準に、先にある矢印を進みとして表します。

• 同相は0°
• 四分の一周期は90°
• 半周期は180°
• 先に同じ状態へ着く波が進み

波形と位相をつなぐ

横軸の時間、縦軸の大きさと向きを確認します。次に、同じ状態へどちらが先に着くかを見て、進み・遅れを決めます。

公式は、図の関係を短く書いたもの

\phi=\omega\Delta t=2\pi\frac{\Delta t}{T}

時間差Δtを一周期Tで割れば、一周期の何割ずれているかが分かります。それに360°または2πを掛けます。

小さな数字で確認する

50 HzではT=0.020 s。時間差が0.005 sなら一周期の1/4なので、位相差は90°です。

電験3種での読み方

1. 実効値と周波数を確認する
2. 直列か並列か、共通量を決める
3. 進み・遅れを波形またはベクトルに描く
4. 単位をそろえてから式へ入れる

まとめ

位相は波の進み具合です。同じ位置を同時に通れば同相、四分の一周期ずれれば90°、半周期ずれれば180°です。左側で先に山へ着く波が進み、後から着く波が遅れです。ベクトル図では反時計回りに回る矢印を基準に、先にある矢印を進みとして表します。

次はLesson5「抵抗の交流回路」です。