イントロ
直流・交流と直流への変換
0をまたぐ波形は向きが反転している
電池は一方向の直流、発電所から送られる電気は周期的に向きが変わる交流が基本です。電流-時間グラフが0をまたぐかを見ると、向きの変化を読めます。
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定義
直流と交流
- 教科書では
- 直流は電流の向きが一定、交流は電流の向きと大きさが周期的に変化する電流です。
- 言いかえると
- 直流の大きさは必ず一定とは限りませんが、向きは一方向です。交流は正負を繰り返します。電子が発電所から家庭まで一方向に運ばれ続けるのではなく、導線内で往復する向きの変化として捉えます。
公式
交流の周期と振動数
周期
T=1f
一回の交流変化にかかる時間Tと、一秒当たりの回数fの関係です。
- T周期。単位はs
- f振動数。単位はHz
使うときのコツ
一周期には正向きと負向きの両方が含まれます。
解くコツ
グラフが0をまたぐか、同じ形が何秒ごとに繰り返すかの順に読みます。
比較
| 種類 | 向き | 主な源と用途への接続 |
|---|---|---|
| 直流 | 一方向 | 電池・太陽電池から電子機器・蓄電へ |
| 交流 | 周期的に反転 | 交流発電機から変圧して送電へ |
種類直流
- 向き
- 一方向
- 主な源と用途への接続
- 電池・太陽電池から電子機器・蓄電へ
種類交流
- 向き
- 周期的に反転
- 主な源と用途への接続
- 交流発電機から変圧して送電へ
家庭の機器には交流を変圧し、さらに直流方向へ変換して使うものも多くあります。
手順
波形を読む手順
- 1
縦軸が電流または電圧、横軸が時間か確認する
- 2
波形が0をまたいで符号を変えるかを見る
- 3
同じ状態へ戻る時間を周期Tとして読む
- 4
必要ならf=1/Tで振動数へ直す
例
- 場面
- 振動数50 Hzの交流の周期を求める。
- 順に考えると
- T=1/f=1/50=0.020 sです。一周期0.020 sの中で電流は正方向と負方向を一回ずつ経験して元の状態へ戻ります。半周期0.010 sを周期としないようにします。
- ここが結論
- 周期は0.020 sです。
注意
整流後を完全に一定と決めない
確認
周期の確認
Q1
振動数100 Hzの交流の周期はどれですか。
確認
波形の確認
Q1
電流-時間グラフが周期的に0をまたいで正負を繰り返します。この電流はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
直流は一方向、交流は正負へ周期反転
- 2
周期と振動数はT=1/f
- 3
一周期には正側と負側の変化が入る
- 4
整流は交流の向きを直流方向へそろえる
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