SAT電験3種講座 猫電 質問回答(コイルとコンデンサの基本的性質)

e-ラーニング講座の猫でもわかる電気基礎の中の⑧コイルとコンデンサ中で、テキストには載っていないが、講師の方が時間にすると16分あたりから右上に説明している青と赤のペンで書かれた図で、電圧と電流の向きの説明の意味がよくわからないです。なぜそのような向きになるのかを、教えてください。お願いします。ちなみに、私は電気は全くの素人で、中学で習ったのが最後ですので、その程度のレベルでもわかるように出来たらお願いします。もしくは、「後々の講座で詳しく説明してあるから、今は流せばいいよ」というのであれば教えてください。よろしくお願いします。
わからなかったのは、電気基礎の講座の中の8②のコイルとコンデンサの中の16分過ぎの右上に書かれた青と赤の図の事でした。よろしくお願いします

交流回路、とくにコイルやコンデンサについては、電機の勉強を本格的に始めた人が必ず引っかかる大きなハードルです。何故そうなるかというと、

  • 電圧は時間的に変化する。
  • 電流も時間的に変化する。
  • 電圧の波形と電流の波形が、時間的にずれることがある。

というイメージが付きにくいことにあります。

乾電池と豆電球、そしてオームの法則のレベルですと、例えば電圧は1.5Vならいつまでも1.5V、電流は2Aなら2Aとなり、電池がだんだん消耗してきて電圧や電流が減ってくるという例を別にすれば、時間的に変化することを考える必要はありませんでした。しかし、交流では、電圧がゼロの瞬間もあれば+50V、+80Vの瞬間もあり、また別の瞬間では-30Vのように、大きさだけでなくプラスマイナスすら常に変化しています。電流も同様です。

そして、電圧と電流の波形が時間的にずれるというのは、電圧が+10Vなのに電流は-4Aの瞬間があったり、またある瞬間では電圧が+40V、電流が2A、ある瞬間では電圧が0Vで電流が-1A…などのように、電圧と電流のプラスマイナスすらあべこべにになってしまう事もあるということです。

何故そんなことが起こるかというと、コイルが流れてきた電流を磁界(磁石)のエネルギとしていったん蓄え、そしてそれを時間的に遅れて放出したり、コンデンサが流れてきた電流を電界のエネルギとしていったん蓄え、それを時間的に遅れて放出…のような働きをしているからです。このように、時間的な波形のタイミングという話をしたくて図を描いたのだったと思います。

もちろん、そんな面倒な話は置いといて公式だけ覚えればいい、という考えもあると言えばあるんですが、先々応用が利くようになるためには、このような基本をおろそかにできないと思います。また、併せて参考書籍として、古い本ではありますが「学研の図鑑・電気」が手に入ればお勧めします。Amazonなどで探すとプレミアがついて非常に高い値段が付いていますが、たまにブックオフで500円程度で見かけることもあります。

今すぐは良く分からなくても、このコイルやコンデンサの働きについては電験3種の本論の話していますので、適宜読み進めたり書籍やネットの情報なども活用して勉強を進めていただければと思います。

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