【STEP5-1】正弦波交流｜向きと大きさがくり返し変わる電気

STEP4では、

磁束が変化す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、

その電圧は正負をくり返す交流になります。

交流で手が止まりやすいのは、

波形をただの曲線として眺め、

横軸の時間と縦軸の向き・大きさを読まないことです。

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

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。

• 横軸は時間、縦軸は瞬時の電圧または電流
• 山の高さが最大値
• 上側と下側で向きが反対
• 一巡して同じ状態へ戻るまでが一周期

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

v=V_m\sin\omega t

Vmは最大値です。

sinωtが正なら正方向、

負なら反対方向、

0ならその瞬間の電圧は0です。

小さな数字で確認する

Vm=100 Vでωt=30°なら、

v=100×sin30°=50 Vです。

210°ではsin210°=-0.5なので、

v=-50 Vとなり向きが反対です。

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

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。

次はLesson2「周期・周波数・角周波数」です。