直流は電気が一定方向に流れる性質!一方、交流は時間とともにその大きさと向きが周期的に変化!
正弦波交流の基本(波のかたちと数値) 🌊

- 最大値( $ V_m $ ): 波の最大振幅!
- 実効値( $ V_e $ ): 直流と同じ熱仕事をさせるための値!家庭用の $ 100 \ \mathrm{[V]} $ も実効値!最大値の $ \frac{1}{\sqrt{2}} $ (約0.707倍)!
- 平均値( $ V_a $ ): 半周期分の平均値!最大値の $ \frac{2}{\pi} $ (約0.637倍)!
- 波形率: 実効値と平均値の比(波形率 =$\frac{V_e}{V_a} = \frac{\pi}{2\sqrt{2}} \fallingdotseq 1.11$)
- 瞬時値の式: ある瞬間の電圧 $ v $ や電流 $ i $ を表す基本式!
- $ v = V_m \cdot \sin ( \omega \cdot t + \phi ) $
- $ V_m $: 最大値(波の頂点の高さ)!
- $ \omega $(オメガ): 角周波数。 $ \omega = 2 \cdot \pi \cdot f $ で求められ、1秒間に進む角度!
- $ \phi $: 初位相(スタート地点のズレ)!
交流の電力(3つの電力) 🔋
交流では、電圧と電流のタイミング(位相)のズレによって、エネルギーの変換効率が変わる!
※公式の $V$ と $I$ は、すべて「実効値」を使います!
- 有効電力(消費電力) $ P \ \mathrm{[W]} $: 1秒間に「他の形態へ変換」して実際に消費されたエネルギー $ P = V \cdot I \cdot \cos \phi $ !
- 無効電力 $ Q \ \mathrm{[var]} $: 1秒間にコイルやコンデンサが「一時的に貯めては戻す」を繰り返しているエネルギー。 $ Q = V \cdot I \cdot \sin \phi $ !
- 皮相電力 $ S \ \mathrm{[VA]} $: 有効電力と無効電力の合計 $ S = V \cdot I = \sqrt{P^2 + Q^2} $ !
- 力率( $ \cos \phi $ ): 皮相電力の中の有効電力の割合!