• ベストアンサー

交流電圧について

交流電圧では各素子(コイル、抵抗、etc)に加わる電圧に位相差がありますが、なぜ位相差が生じるのでしょうか?

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • gura_
  • ベストアンサー率44% (749/1683)
回答No.1

 コンデンサは、蓄えられた電荷量(電流の積分値)に対して、電圧が発生します。したがって、ある程度電流が流れた後に、端子間の電圧が発生します。  すなわち、電流が正から負に変わったときが電圧の最大値になり、そこから電圧が減り始め、位相遅れが発生します。  一方コイルは、電流の変化(電流の微分値)に対して電圧を発生させます。すなわち、電圧の位相が電流よりも進みます。    また、抵抗の端子間電圧値は、電流値に比例します。  これらの素子を組み合わせた複合回路は、それらの値に応じて、位相ずれが生じます。

参考URL:
http://www4.osk.3web.ne.jp/~moroko/physics(mag)/altcircuit/altcircuit.html
ootamacha
質問者

お礼

詳しい回答ありがとうございます。 理解できました!

その他の回答 (1)

  • ruto
  • ベストアンサー率34% (226/663)
回答No.2

理由は コイルの電圧VLは。 コイルに流れる電流の変化に比例するから。 (VL=Ldi/dt) コンデンサの電圧VCは。 コンデンサに流れる電流の電気量に比例するから。 (VC=1/C・∫idt) 抵抗の場合は電流に比例するから位相差はない。 (VR=RI)

ootamacha
質問者

お礼

回答ありがとうございます! 参考にさせていただきます。

関連するQ&A

  • コイルに交流電流が流れるときに発生する誘導電圧について。

    高校物理の電気と磁気、交流について勉強をはじめました。 コイルに交流電流を流し、そのときにコイルにかかる電圧の定式化の部分で、位相について、いまいち納得いかない部分があります。 コイルにかかる電圧は、電流に対して、位相がπ/2だけ進んでいるって書いてあるんですが、そもそも、コイルに電流が流れることにより、誘導起電力が発生するわけで、なぜ、電圧の位相が進んでいるのか分かりません。 これは、電圧が、電流に対して3π/2遅れていると言い換えてはいけないものなのでしょうか?? よろしくお願いいたします!

  • 交流の電流、電圧

    抵抗Rの抵抗と自己インダクタンスLのコイルを交流電源に直列に接続したところ 抵抗の両端とコイルの両端の電圧が等しくなった 交流電源の実効値をVeとして抵抗の両端の電圧の実効値を求めよ ただしコイルの抵抗や電源の内部抵抗等は無視する 上の問題でまず疑問に思ったのが、抵抗とコイルの両端の電圧がそれぞれ等しい という表記についてです 直列接続なので電流は共通でありI(t)=√2Iesinωtとおけます ただしIeは電流の実効値でありωは各周波数、tは時間です ここで抵抗の両端電圧をVrとおくとオームの法則より Vr=√2IeRsinωtです またコイルの両端電圧をVlとおくと誘導リアクタンスがωLであるので Vl=√2IeωLcosωtです 問題文よりVr=Vlとなりますが、正弦曲線と余弦曲線なので 完全に重なることはありえません つまりある一点ではVr=Vlとなり得ますが、他の点では等しくなりません 電圧が等しいというのは常に等しいということではないのでしょうか? これが疑問に思ったことの一つ目です また参考書や教科書でよく目にするのですが、ベクトル図で解く解法があります (この場合は複素平面で考えるものではなく単純に電流や電圧の実効値を 基準とした位相のズレをベクトルで表すタイプのものです) あのベクトル図で電圧の合計などが求められるのがよく理解できません 上の例で言えば共通の電流の実効値をIe、 抵抗の両端の電圧の実効値をVer、コイルの両端の電圧の実効値をVel とすると、Ieを横軸にとってベクトル図を書きますよね このときVerはIeと同じ方向に伸ばし、Velは90度反時計回りに伸ばします この合成ベクトルが電源電圧の実効値Veに等しくなるという求め方です 納得できない理由はIeという電流が流れてる時、抵抗の電圧はたしかに Vr=IeRで表されますが、コイルの電圧はVl=IeωLではありませんよね? 一般的な式としては成り立ちますが、Ieという電流が流れてる瞬間は コイルは電圧が先に進むのでVl=0となります にもかかわらずベクトル図ではIeを横軸にとってそれを基準に90度ずらして 合成すると電源電圧の実効値が求まるというのはいささかよく分かりません 以上長文ですが2つの疑問についてご教授願いたいと思います

  • 交流電圧と交流電流の位相差

    交流電圧と交流電流の位相差を測定できる装置を製作したいのですが、参考にできる参考書を紹介してください。

  • 5.0のコイルに50Hzの交流電圧をかけた

    (1)5.0のコイルに50Hzの交流電圧をかけた時、コイルのリアクタンスはいくらか?また、電流は電圧に対して、位相がどうなっているか? (2)0.20μFのコンデンサーと2.0μHのコイルをつないでつくった振動回路の共振周波数を求めよ。 (3)1200kHzのラジオの電波の波長はいくらか?電波の伝わる速さを、3.0*10^8m/sとする。 以上の3題を解いてください。 お願いします

  • 交流電力(R-L直列回路で)の求め方について(お願いします。)

    お世話になります。 標記について、参考書などではR-L直列回路を例にして説明しているのをよく見かけます。 交流電力を求めるに際し、電圧に基準にして、コイル(インダクタンス)があることから、回路には遅れ電流が流れるという説明がなされています。 しかし、直流の回路においては、電流は一定になることから、抵抗、コイルの電圧を計算して合成電圧を求め電流との関係を説明することになると思います。 電圧を基準にしたとしても、直列回路においては抵抗にかかる電圧とコイルかかる電圧の合計が電源電圧になることから、それぞれの電圧がわからないことから、回路電流の大きさは直ぐに求めることは困難であり、電圧との位相差を求めるもの面倒になると思います。ただ、イメージとして電圧を基準にすると遅れ電流が流れるというのはわかりますが・・・。 ただ、交流電力をベクトル図で示す場合、電圧を基準にとり、ある位相差θの電流のベクトルをとって、その電流をcosθとsinθに分けて考えるのがわかりやすいと思うのですが、どうしても入口のところで電圧を基準に取った場合の電流ベクトルの描き方に混乱してしまいます。 R-L直流回路の電流ベクトルはこうなる!!といってしまえばそれまでですが。直流回路では電流が一定で各要素の電圧をに違いが生じることから、合成の電圧を求め、その位相差をだすというのが考えやすいと思いますが、電圧を基準にして、電流の位相を考えるにはどのようにすれば良いのでしょうか。電源電圧は各要素の合成になることから、電流を基準にして各要素の電圧のベクトルを考えてから合成の電源電圧のベクトルを求めるべきと思うのですが・・・。 なかなかわかりづらい文章で申し訳ございません。 例えば、直流回路で抵抗16Ω、誘導リアクタンス12Ωで、電源に100Vを加えた場合を考えると、ベクトル図を考える場合、合成のインピーダンス(20Ω)から回路電流(5A)を求め、これを基準に取り、それから各要素の電圧(抵抗の電圧:80V コイルの電圧:60V)の大きさ、これらの遅れ又は進みの電圧を記載してから合成電圧(100V)を作図して位相差(tan-1(60/80)・・・の進み電圧)をだすものと思いますが、これを電圧を基準にとって電流の位相差を考えるにはどのようにすれば良いのでしょうか。 イメージいにくい内容かもしれませんが何卒宜しくお願いいたします。

  • 交流電圧と交流電流の位相差

    交流電圧と交流電流の位相差について、質問させていただきます。 下記のような問題がありました。 ある回路の電圧 v(t) と電流 i(t) とが、それぞれ v(t) = Em cos ωt i(t) = Im sin ωt(ω=2πf、fは周波数) で表されるとき、この電圧と、電流の位相差は何度ですか。 三角関数の公式を使用して解くのかと思うのですが。。。 上記の、内容だけだとさっぱりわかりません。 交流における、電圧、電流の求め方がいまだによく理解できていない 者ですが、みなさんの回答いただけると幸いです。

  • 交流回路

    交流回路 抵抗と誘導性リアクタンスがそれぞれ50ΩであるRとLの直列回路に100vの交流電圧を加えたとき流れる電流と位相差についてもとめる問題です。

  • 電圧のベクトルの合成

    抵抗とコイルをつないだ時の 電圧のベクトルの合成の考え方がわかりません 両者の電圧の位相差が90度で、図で書くと L字の対角線がベクトルの大きさという事ですが たて方向のコイルの電圧も、横方向の抵抗の 電圧も、向きと大きさはたて方向(Sin値)だと思いますが、違うのでしょうか (電圧が色々な方向を持っているという考え方がわかりません) 勘違いが多々あると思いますが どうか、教えてください

  • 交流回路

    出ていた答えの数字がとてつもない数字で正解かどうかわかりません。教えてください。抵抗、コイル、コンデンサの交流直列回路を電圧6〔V〕、周波数1〔KHz〕交流電源に接続した。抵抗は100〔Ω〕コンデンサの容量は1〔μF〕,コイルのインダクタンスは10〔mH〕であるという。この直列回路に流れる電流をもとめよ。また、電源電圧と電流との位相角はいくらか? ですが、XE=2πfL=0.06〔Ω〕、Xc=1/2πfc=159154.9〔Ω〕 I=V/Z=3.78×10(-5)という答えになりましたが、ただしいのでしょうか?

  • 物理の交流、コンデンサー、コイルについて

    高校物理IIの範囲でわからないところが たくさんあります。 (1)コイルと抵抗1を並列につないだ回路についてです。 導線が並列になる手前?に抵抗2があります。 (わかりにくくてすみません) 参考書にはこの回路のスイッチをいれた直後、 コイルには電流が流れないと書いてあります。 コイルに電流が流れないということは、 抵抗1に電流が流れるということですよね…? スイッチをいれた直後、 抵抗1に電流が流れると電位差が出来るので 抵抗1と並列つなぎをしているコイルにも 電位差がなくてはいけないと思うのですが、 コイルに電流は流れないので、電位差はないですよね これは抵抗2が何か関係あるんですか? (2)交流についてです。 抵抗、コンデンサー、コイルがある回路があるとします。 この回路では何が起きてるんでしょうか? 教科書には抵抗の電圧とコンデンサー、コイルの電圧は π/2遅れるとか進むとか書いてあって sin、cosを使った計算による証明も書いてあり それは理解できて問題もある程度解けるのですが、 理屈?で考えようとするとうまくいきません。 例えば、コイルは巻き方によって 電圧が正か負か変わる気がします… あと、コンデンサーも計算で証明したように 電圧が変化するのがよくわかりません 交流回路で何が起こってるかを 計算ではなく、理屈?で理解したいです。 (1)と(2)のどちらかでもいいので、 わかる方教えて頂きたいです! よろしくお願いします。