Lesson5 抵抗の交流回路｜電圧と電流が同時に動く
位相の読み方を、最も単純な抵抗回路で確かめます。ここを基準にすると、コイルとコンデンサの違いが見えやすくなります。
交流で止まりやすいのは、交流になっただけでオームの法則が使えなくなると思うことです。
今日のゴール
抵抗回路では電圧と電流が同相で、実効値なら V=RI を使えると説明できるようになる。
まず、現象を言葉で読む
純抵抗回路では、電圧が正なら電流も正、電圧が0なら電流も0、電圧が負なら電流も負です。したがって電圧と電流は同相です。実効値を使えば、直流と同じ形のV=RIで計算できます。電力は常に0以上で、抵抗は電気エネルギーを熱へ変えます。
- Rだけの回路かを確認する
- VとIの山が同時かを見る
- 電力は実効値で計算する
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。
抵抗は、電圧と電流をずらさない
純抵抗では、電圧が正なら電流も正、0なら0、負なら負です。波形の山・谷・0を同じ時刻に通るので、位相差は0°です。ためたり返したりする部品ではないため、受け取った電気エネルギーは熱になります。
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
V=RI,\qquad P=VI=I^2R=\frac{V^2}{R}実効値を使えば V=RI の形は直流と同じです。位相差が0°なので、P=VI はそのまま有効電力になります。
小さな数字で確認する
R=20 Ω、V=100 Vなら I=5.0 A、P=500 Wです。計算の前に「抵抗だから同相、力率1」と一行書くと迷いません。
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
- Rだけの回路かを確認する
- VとIの山が同時かを見る
- 電力は実効値で計算する
まとめ
抵抗回路は、交流の基準点です。次のコイルでは、この同時性がどう崩れるかを見ます。
次はLesson6「コイルの交流回路」です。
EXERCISE
読んだ直後に、6問だけ。
問1 予想
R一定で実効電圧を2倍にすると電流は何倍ですか。
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2倍
I=V/Rです。
問2 位相
抵抗回路で電圧が最大になるとき、電流はどうなりますか。
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同時に最大
同相です。
問3 式選択
抵抗の消費電力を電流から求める式は何ですか。
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P=I²R
実効値を使います。
問4 まちがい探し
抵抗では電流が電圧より90°遅れるとした。
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抵抗では同相
遅れるのは純コイルです。
問5 計算
R=25 Ω、V=100 Vの電流を求めてください。
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4.0 A
100/25です。
問6 計算
R=10 Ω、I=3.0 Aの電力を求めてください。
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90 W
I²R=9×10です。
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