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解決済みの質問

交流回路の電気の方向は?

電気回路のある部分において、電気がどちらに向かって流れているか(どっちが上位か)は、直流の場合は、そこの電位(+か-か)を見ればわかりますが、交流の場合はどう考えればいいのでしょうか?

交流は、その方向を周波数のサイクルで、正逆反転してるわけですから、回路のある一箇所を見たときに、そこで電気がどちらから流れてきているのか(どちらが上位なのか)は、どうやって判断すればいいのでしょうか?

投稿日時 - 2014-08-31 18:44:13

QNo.8737496

すぐに回答ほしいです

質問者が選んだベストアンサー

>つまり力率cosθがマイナスの場合ということでしょうか?
その通りです。
マイナスの場合は電源に向かって電力が送られています。

位相を考える場合は方向が大切です。
参考URLの回路図 第4図を見てください。
電圧を基準として電源から負荷に向かって流れる時を同相方向とするように回路図に矢印が記入されています。

回路図の負荷はR+Lですが、R分だけだとすると
電圧と電流は同相(位相0°)になります。電源から負荷に対して電力が送られています。
仮にR分しかない負荷なのに電圧に対して電流が反対の位相(位相が180°)だとすると
cosθがマイナスということになり 電源に対して電力が送られていることになります。


>それは、VとIの位相差がどうなっているときでしょうか?
VとIの位相が90度を超えている場合です。
LまたはC分 とR分の電流が流れているのです。
ただし、電源方向に向かってR分の電流が流れるので、電圧基準でみると90°または-90°を超えている状態になります。

電源と言っていますが、電力系統に接続されている負荷+発電設備 をいうのをざっくり話しているつもりです。

参考URL:http://www.jeea.or.jp/course/contents/01105/

投稿日時 - 2014-09-12 20:32:32

お礼

ご回答ありがとうございます。

>VとIの位相が90度を超えている場合です。

私が知りたかったのは、まさにこの回答です!!!

つまりθが±90度を超えるとcosθはマイナスとなり、結果、Pはマイナスになるので、電力の方向は逆転するということですね!!

わかりました。すっきりしました!!!

投稿日時 - 2014-09-17 21:52:18

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回答(38)

ANo.37

No.1,6,10,21,32です。
>いえ、まさにそれを知りたいです。
>電流、電圧、位相で、どうやって電力の方向を知るのか。
 これは直流だと、No.21の図のように簡単に分かりますね。
 では交流では・・
 No.32で簡単に図示したように、電圧と電流の位相がずれることを利用します。
 例えば、発電機⇔モーター と言うシステムがあるとすると、電流は電圧よりも位相が90度遅れて付いていきます。
電圧  /\/\/\
電流  /\/\/\
 右に動いていた電荷が逆向きの力のあるうちは逆向きの力を受けて減速し始めて、逆向きの力がゼロになるまでは左向きの加速を受ける。・・・sinとcosの積分関係
 ところが、モーターに制動力が加わるとモーターが発電機の働きをし始めます。そうすると波形は同じでも、電流は常に電圧より逆になるので今度は前方に90度位相がずれます。
 位相のずれは、途中に小さな抵抗と電流計をいれておいて調べればよい。抵抗では位相のずれは起きないために、それとのずれを増幅してリレーなりを駆動すればよい。

 
 

投稿日時 - 2014-09-11 08:20:02

お礼

ご回答ありがとうございます。

つまり電圧基準で考えたとき、電流が遅れているか、進んでいるかで電力の向きがわかるということでしょうか?

何度も回答頂きながら、当方の理解度が低くて申し訳ありません。

投稿日時 - 2014-09-12 06:32:37

ANo.36

>電流、電圧、位相で、どうやって電力の方向を知るのか。

この三つが分かっていれば
計算で求める。 という答えはどうですか?
核心から離れてしまいましたか?

有効電力P=VIcosθ ですから

思っていた方向と違っていると答えがマイナスになります。

投稿日時 - 2014-09-11 01:19:54

お礼

ご回答ありがとうございます。

>有効電力P=VIcosθ ですから
>思っていた方向と違っていると答えがマイナスになります。

つまり力率cosθがマイナスの場合ということでしょうか?
それは、VとIの位相差がどうなっているときでしょうか?

投稿日時 - 2014-09-12 06:29:21

ANo.35

電力Pは、P=VI という式で表せるので、それで考えます。
今、左に交流電源が、右に抵抗負荷があり、2本の電線aとbでつながっているとします。
ある瞬間の電線aの電圧が100Vで、電流が左から右に1A流れているとすれば、その電力はPa=100×1=100Wです。
また、同じ瞬間に電線bの電圧が-100Vで、電流が左方向に1A流れているとすれば、電流は-1Aなので、Pb=(-100)×(-1)=100Wです。
従って、2本の電線によってP=Pa+Pb=200Wの電力が左から右に流れていることになります。

ここで、電圧測定の基準点を-1000Vずらせてみると、Pa=1100×1=1100W、Pb=900×(-1)=-900Wとなり、P=Pa+Pb=200Wで、結局電圧の基準点をどこにおいても、電力の計算結果は変わらないことになります。逆に言えば、電線1本だけ見ていては電力の方向は分からないとも言えます。

上記はある瞬間について考えていますが、交流の場合は電圧や電流が刻々と変化します。したがってP=VIに従って1周期分積分することにより、平均電力の大きさと方向が求まります。負荷が純粋な抵抗でなくリアクタンス分もある場合は、1周期の間に2回ほど電力の向きが変わります。これは力率が1より小さい状態であり、電線を通過する電力よりも負荷で消費される電力が小さくなります。

3相交流のように電線の数が3本であっても同様に計算できますし、もっと一般的な大きな回路網の場合でも、それをある境界で区分し、それぞれの領域をX,Yとしたとき、XからYに流れる電力はその境界を通る電線すべてについて上記のような計算をすれば、求めることができます。この場合、XとYそれぞれの領域に電源や負荷があっても問題ありません。

最近は太陽光発電や風力発電のような分散型発電が増えて上記のような状況になっているので、潮流方向の計測や監視が重要になってきていますね。

投稿日時 - 2014-09-10 23:31:13

お礼

ご回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-09-12 06:26:54

ANo.34

お礼

ご回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-09-12 06:26:42

ANo.33

こんばんは。 No32の方に投票しました。 回答に同感です。 

>交流の場合の「電力方向継電器」は、電流と電圧の位相差でそれを知ることができますが、それは話題の本質ではないでしょう。
との最後の部分での問いかけに対し、正にそれを知りたいとの事ですが、それは電圧(電流)の位相を検出する回路で極性を見ることができます。

仮に、電力供給が2系統以上あり、負荷が1系統あったと想定した場合、両方の位相がまったく一致していないと並列に供給することは不可能です。(太陽電池からの発電を売電することを想定)
太陽電池での発電で余った電力は電力会社の線にその周波数と位相に同期した形で戻してやることで売電が成立します。

また、ご存知のように日本には大雑把に 西の60Hz 東の50Hzと2つの電源系統があります。 お互いの電力不足を補うには供給側が、一旦、直流に直して供給先の電力周波数と位相に合わせてから供給ができます。
更に、同じ周波数系統の中でも位相の同期が必要ですので(何故かわかりますよね? それをしないと電力系統同士の短絡が発生するからです。) 一旦、直流に直し、供給先の周波数と位相に同期させたあと、供給が開始されます。

この、周波数と位相を見る方法の一つが ”オシロスコープ” という状態観察の計測器です。 それをセンサー的に 継電器に応用したのが 「電力方向継電器」 ということになります。

そろそろ、No32の方に ベストアンサーをあげても良いのではないでしょうか。

投稿日時 - 2014-09-10 21:12:44

お礼

ご回答ありがとうございます。

>この、周波数と位相を見る方法の一つが ”オシロスコープ” 
>という状態観察の計測器です。 それをセンサー的に 継電器に
>応用したのが 「電力方向継電器」 ということになります。

その周波数と位相をもとに電力の方向は、具体的にどう判断すればいいのでしょうか?
電圧と電流の位相関係がどうなっているとき、電力がどちら向きに流れているのかを知りたいです。

理解度が低くてすいまんせん。

投稿日時 - 2014-09-12 06:26:31

ANo.32

No.1,6,10,21です。
電気の流れる方向と電流の向きとか変な方向に進みそうなので

No.21への補足への回答ですが、電力方向を切り替える「電力方向継電器」の説明に進むとややこしくなるし、あなたの疑問の答えにはならないです。

「電気も流体の一種でより多いほうから少ないほうに流れる。多いほうを+、少ないほうを-」、ベンジャミン・フランクリン( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%99%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%83%9F%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%95%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%B3#.E7.A7.91.E5.AD.A6.E7.9A.84.E6.A5.AD.E7.B8.BE.E3.83.BB.E7.99.BA.E6.98.8E )が電流の向きを決めてしまったのですが、当時電子は知られていませんでした。
 電子が発見されると
・電子が負の電荷をもつこと
・金属中の電気の流れの実体は電子であること
 が分かりましたが、そんな科学の厳密な内容はすでに普及してしまった+,-自体を変えることではなかった。
★とても良く誤解されますが、「電気は電子であって実際にはマイナスからプラスに流れる」と信じている人が、とても沢山います。実際に(電磁気学が専門でない)理科の先生ですから、ソウ信じている人がいます。

 電気の流れ、電流の定義は「電荷の移動」と再定義されています。1Aの電流とは、ある断面を一秒間に1クーロンの電荷が移動する事です。それが負の電荷を持つ電子ならマイナスからプラス側に、陽イオンやα線粒子でしたらプラスからマイナスに移動します。
 定義ですから、電気は必ず正(+)から負(-)に流れます。

 あなたが最初に質問された
「(交流では)電気回路のある部分において、電気がどちらに向かって流れているか」
「回路のある一箇所を見たときに、そこで電気がどちらから流れてきているのか(どちらが上位なのか)は、どうやって判断すればいいのでしょうか? 」
 という質問は、電気は60Hzの西日本でしたら、一秒間に60回向きを変えてその位置で振動している。が交流だということです。導体中の電子の速度から考えると、その距離は一ミリ以下でしょう。耐力検査の「反復横飛び」

 電圧と電子の動きは互いに微分関係にある。
電圧  /\/\/\
電流  /\/\/\ 電力は電圧×電流ですからこの二つを掛け合わせたグラフ
電力   /\/\/\ 向きはない

 そこで、あなたは電気の向きではなく電力の向きを聞かれたのですよね。
 例えば、発電所から家庭で消費されているところまで、電力が運ばれてきます。その電力の運ばれる向き・・・。
 これは、実は直流とまったく同じです。電気の回路にとって大事な事はそこでどれだけ消費されるか、電気がどちらに流れているかは関係ありません。
 電池(発電機)と抵抗からなる回路を考えて見ますと、わかるように、電池は何らかのエネルギー、電池の場合は化学エネルギー、発電機は機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するポンプです。一方抵抗はそれを熱エネルギーに変換する素子です。
 電池を逆にしたって位置エネルギーの差を大きくするものが電池や発電機であることには変わりません、電力は電池(発電機)から抵抗に移動します。

 直流回路では、電池の極性が分かっていれば、どちらに電力が流れているかを知ることができますが、それがわからないと電力の移動方向を知る事はできません。

 交流の場合の「電力方向継電器」は、電流と電圧の位相差でそれを知ることができますが、それは話題の本質ではないでしょう。




 

投稿日時 - 2014-09-09 19:42:57

お礼

>交流の場合の「電力方向継電器」は、電流と電圧の位相差でそれ>
>を知ることができますが、それは話題の本質ではないでしょう。

いえ、まさにそれを知りたいです。

電流、電圧、位相で、どうやって電力の方向を知るのか。
私が知りたいのは、まさにそれです!!!

投稿日時 - 2014-09-10 17:24:16

ANo.31

質問では、電気はプラスからマイナスに流れる物と決めて居るようですが、電気(流)はマイナスからプラスへ移動して居ます。
------
電気を水に例えて、高い所から低い方に流れますと、図解される場合がありますが、電気は低い(-)方から高い(+)方へ流れています。

実際にはおかしいのですが、電気(流れ)とはそう言う物だとの概念を押し付けられて常識に成ってます。
---
交流とは、+-が入れ替わるのでは無く位相が変わるのだと言うのが通説です。
---
電球に、左側が+の100Vの電池を繋ぎ←次にその電池を取り外し逆にすると右側が+になります。右も左も+の時電気が流れ、どちら側から流れても電球は光る(働く)

投稿日時 - 2014-09-09 18:21:46

お礼

ご回答ありがとうございます・・。

投稿日時 - 2014-09-10 17:22:51

ANo.30

交流波形を縦にして見る。

右へ徐々に電圧が上がって行く。←+方向と言う概念では無く、電圧が高く成って行き最高に達すると徐々に下がって0Vと成る。
次に左方向へ徐々に電圧が上がって行き徐々に下がって行く事の繰り返しが、交流波形。
----
図形の右と左は、+-では無く、位相が入れ替わった(反転)←の図です。 (単相交流の場合)
---
交流の理解には、位相と言う概念が大事。

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投稿日時 - 2014-09-09 17:34:41

ANo.29

訂正
単相の、左の図が抜けてました。

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投稿日時 - 2014-09-09 01:12:17

ANo.28

交流(単相)をグラフで表すと、左の図のような山と谷で一サイクルを描きます。(三相は右の図)

この時、出発点から徐々に上方向に山が高く成り0点からは、下向きの山を描きます。

本来は、山と谷では無く、円←なのです、始点から180度~180度から360度へ。←此れでは連続したグラフが描けない為、(山と谷の連続で描きます)

この時勘違いするのが、上の山は+で下の山はもの凄い-だと錯覚すると、始点から+へ向かって山を描き0点からはマイナスに向かって山が描かれて行くと、←言う間違いを起こします。
極性が(±)変わるのでは無く、位相が変わるのだと言う概念が持てれば、

三本の平行線を描き、真ん中の線は、0V、上の線は上向きの+、下の線は、下向きの+←と言う理解が出来る様になります。
----
直流の場合はスイッチ(sw)を入れた瞬間から電圧が一定ですが、
交流の場合、徐々に圧力が上がって行くので、直流と同じ働きを(仕事)させる為には、直流より少し高い電圧を掛ける必要が有ります。←高い電圧の部分を(波高値と言う)←実際に働く部分を(実効値と呼ぶ)
--
実効値(電圧)に対して、波高値は、√ 2倍 約1.4倍です。
100Vの波高値は、約140Vの電圧が、線間に掛かっています。

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投稿日時 - 2014-09-09 01:10:12

お礼

ご回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-09-10 17:22:26

ANo.27

参考URLの
□4 電力系統における無効電力制御
(1)電圧調整と無効電力制御
これの式(15)とそれ以降の説明を読んでください。
私にも理解できていませんが、結論からわかることは交流では無効電力によって電圧が制御される。
電圧を発生するための潤滑油みたいなもんだ。イメージくらいの理解で、、、
また、C分とL分の間を往復しているだけで、方向としては電源側から見ると C分によるものを(-)受電しているまたは発生している。 L分によるものを(+)送っているまたは消費している。としている。

参考URL:http://www.jeea.or.jp/course/contents/04104/

投稿日時 - 2014-09-09 01:03:52

ANo.26

 #15です。

>実際の回路において、それらがどういう動き(?)働き(?)をしているものかが、概念としてつかめません

 おそらく、そこが電磁気学のとっつきにくさなのだろうと思います。個々人で何を概念とするかは差がありますが、ニュートン力学だと「質量ある物体が運動する」のように、目に見えるものがありますが、電磁気学は基本的に見えない現象です。できるだけ図示はしますが、やはり図示通りのものが見えるわけではありません。

 抵抗とコンデンサの回路(RC回路)ですと、例えば以下

http://www.yonago-k.ac.jp/denki/lab/nitta/lecture/E2_e-circuit1/note/note18.pdf

のようなものは分かりやすいほうに入ると思いますが、それでも式変形して、どの項が何なのかと定義したり、説明したりしているに留まります。

 上記ではコンデンサの消費電力を平均的には0としています(※1周期で定積分するとプラスマイナスが打ち消すから)。これがどういうことなのか、少しだけ考えてみることにします。

 ご承知のことを敢えて復習的に申せば、コンデンサは直流に対しては絶縁体です。しかし、金属板が向かい合う構造のため、電圧を掛ければ電荷が溜まります。直流電源のプラス側につながれたほうにプラスの電荷、もう一方はマイナスの電荷。

 直流電源を外して、コンデンサに抵抗を繋いだ回路を作ってやれば、コンデンサに溜まった電荷により電流が流れる。これは電池であり、コンデンサに直流電源を繋ぐというのは、要は充電ですね。

 直流電源の代りに交流電源をコンデンサにつなぐとします。さらに、コンデンサの片側の極板だけに注目してみます。

 交流電源の電圧が0からプラスに向って増えていく過程では、コンデンサにプラスの電荷が流れ込みます(※本当はマイナスの電荷、つまり電子が出て行くんですが、模式的な表現ということでご了解ください)。電圧が等しい状態が安定ですから、交流電源の電圧に等しくなるよう、コンデンサに電荷が溜まっていくわけです。

 交流電源の電圧が最高になり(山)、今度は下がり始めると、コンデンサに溜まったプラスの電荷は流れだしていきます。交流電源の電圧とコンデンサの電圧が等しくなるためですね。そして、交流電源の電圧が0となるとき、コンデンサの電圧も0、つまりコンデンサには電荷がなくなっています。

 ここまでが、半波長分の回路の挙動になります。次の半波長分ではプラスマイナス入れ替えて、同じことが起こります。

 これが何をやっているのか、ということになります。コンデンサは交流電源から電荷を貰い、そしてそれを全て返しています。エネルギーとしては、それだけで差し引き0ですから、他には何も仕事をしていません。それを「消費電力が0」と呼んでいます。有効電力などと呼ばれるものは、これになります。

 この場合も、いつも電圧があり電流があるのですから、電圧×電流は計算でき、定積分すればトータルも求められます。電圧がマイナスのときは、電流もマイナスですから、掛ければプラスになり、定積分すれば消費電力も0ではないプラスの数になります。それが無効電力とか皮相電力等と呼ばれるものです。

投稿日時 - 2014-09-08 07:52:41

お礼

ご回答ありがとうございます・・。

投稿日時 - 2014-09-10 17:20:26

ANo.25

>つまり純粋なLやC(実際はそんなものはないのでしょうが)では、電気はまったく仕事をせず、電圧電流を供給しても、それらは全部電源に返ってくるということですね?

 そうです。充電できるバッテリーで考えて下さい。放電量と充電量とが同じなら、元のままですね。
 交流の場合も同じ、1周期の間に放電と充電がある。
 その量が同じなら、平均すれば電力を消費しない。


> 電力の向きは、電圧と電流、そしてその位相差から判断できそうな気がしているのですが、「具体的にそれらがどうなっているときに電力の向きがどうなのか」がわかりません。

 電圧電流の波形をオシロで見て、瞬時の電力を見るならバッテリーの充放電が分かれば理屈は分かると思います。
 しかし電流計電圧計は瞬時の値では無い。電圧×電流では、平均電力が求まらない。
 瞬時の電力と平均電力とを理解して下さい。

 交流の周期を1時間として考えたらどうなりますか。このようにすれば、直流の電圧計と電流計が使えますから。

投稿日時 - 2014-09-07 11:35:27

お礼

ご回答ありがとうございます・・・。

投稿日時 - 2014-09-10 17:13:09

ANo.24

 #15です。

 他の方へのお礼も拝読してみますと、無効電力、位相差といったことが気がかりでいらっしゃるようですね。その二つが関係するのが「力率」というものです。ある種の効率になります。W(ワット)とVA(ボルト・アンペア)は異なる、といった話が出てきたりもします。

 もしご存知でしたら申し訳ありません。しかし、あまり気にされたことがないようでしたら、ネット検索などでお調べ直しされるのもいいように思います。

投稿日時 - 2014-09-07 11:15:37

お礼

はい。有効電力、無効電力など、計算式としてはなんとなくわかるのですが、実際の回路において、それらがどういう動き(?)働き(?)をしているものかが、概念としてつかめません・・・

投稿日時 - 2014-09-07 11:56:46

ANo.23

No4, No5です。
以下の1) 2) の2つの疑問に答えたいと思います。
実は確認することは簡単です。まず回路を作ります。

A) 電源側の線 2本に 「電灯A」 をつなぎます。

B) その延長上(並列つなぎ)にスイッチを付けます。 (OFFにしておく。)

C) 更にその先に 「電灯B」 をつなぎます。

この接続で電源側に通電します。 ⇒  電灯A がつきますね。 電灯B はつかないですね。
次に スイッチを ON にします。 ⇒  電灯B もつきますね。 (両方がついた状態)
最後に スイッチを OFFにします。 ⇒ 電灯A はついたまま。 電灯B は消えます。

※この事から電気は電源側から負荷側に供給されていることがわかります。 交流では + と - の概念はこの様な疑問点に関してはあまり意味を成しません。

ご質問:
1)電源にひとつの負荷がつながっているだけの単純な回路でもやはり負荷側から見たら電源から電気(電力)が負荷に向かって供給されているので、電源が「上位」になると思うのですが、この「電力」がどちらからどちらに向かっているのか、その方向はどうやって調べるのかが知りたいです。
2)じゃあ、実際の交流回路で、電源と負荷があり、その間の回路の1点を見たとき、電気は電源側から負荷側へ供給されている、つまり電気の流れ(電流の流れではなく)としては、電源→負荷になると思うのですが、それは実際の回路の何をもとにしてわかるのでしょうか?

投稿日時 - 2014-09-06 21:21:52

ANo.22

>位相差がどうなってると、電力の向きがわかるのでしょうか?

P(電力)=V(電圧)×I(電流)×cosθ(力率)
ですから 電圧と電流が同相のときが 電源から負荷側に電力を送っているときです。

同相は 位相0 cos(0)=1

投稿日時 - 2014-09-05 04:39:16

お礼

ご回答ありがとうございます。

>P(電力)=V(電圧)×I(電流)×cosθ(力率)
>ですから 電圧と電流が同相のときが 電源から負荷側に電力を
>送っているときです。

つまり、力率1のときは、電源→負荷に100%の電力が供給されてて、力率が悪くなる分、有効電力が減って、無効電力が増えるという理解でいいんでしょうか?

電力の方向といっても、有効分と無効分ではそれぞれ向きが違う・・・・このへんがいまいちわかりません。。。

投稿日時 - 2014-09-07 10:21:39

ANo.21

No.1,6,10です。
 電力方向継電器は、No.10で説明したように電圧と電流の位相差を元に、モーターがモーターとして機能していないとき・・例えば慣性で回っていたりするときに、その発生電力を蓄電するとかするためのものです。回生電力の利用とか

 交流の電流の向きは、No.1で回答したように誘導磁場を計れば分かりますよね。

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投稿日時 - 2014-09-04 18:58:19

お礼

>電力方向継電器は、No.10で説明したように電圧と電流の位相差を
>元に、モーターがモーターとして機能していないとき・・例えば
>慣性で回っていたりするときに、その発生電力を蓄電するとかす
>るためのものです。回生電力の利用とか

すいません。いろいろとご丁寧に説明していただいてるのですが、当方の知識が低いもので、いまいち理解しきれていません・・・。
電力の方向と電圧電流位相差の関係をもう少し教えてください。

投稿日時 - 2014-09-07 10:11:27

ANo.20

電流方向系電機?。
たぶん太陽光発電の電力を電力会社に売電する時に必要な機器?。
電力量=電力W×時間h
電圧は方向無関係(電圧数値は必要)
電流の向きは+、-で逆向き(向きに関係なく電流数値は必要)
電力の移動の向きは、+W、または-W
電力の移動は、+W、-Wの時間を累積すれば、+Wh、-Whでどちらにどれだけ移動したか判断できる。
電圧計測、電流向き・値、検知計測、時間計測
以上理屈で考えただけ、無効電力に関して、実際はどう処理しているかまでは存じません。
ただ、ポイントは直流では考えられない、-から+へ電流が流れることがあるのは事実です。

投稿日時 - 2014-09-04 18:16:07

お礼

ご回答ありがとうございます。

やはり、電力の向き(+W、-W)は、位相差が関係してますよね?
もう少しで分かりそうだんですが・・・。

投稿日時 - 2014-09-07 10:06:22

ANo.19

>位相差がどうなってると、電力の向きがわかるのでしょうか
電力W=電圧V×電流A
交流では、電圧が0Vになってから電流が0Aになる間は、電圧が-、で電流は同じ方向に流れ続ける+。
したがってW=-V×A=-W
つまり、この間は発電所側に電力を送り返していることになります(無効電力)

投稿日時 - 2014-09-04 17:52:24

お礼

ご回答ありがとうございます。

電力の向きは、たぶん位相差が関係しているんじゃないかという気がしています。

ご説明、もう少し詳しく教えていただけませんでしょうか。

投稿日時 - 2014-09-07 10:05:07

ANo.18

電圧は単なる情報です、情報の伝達は瞬時(光速?)で伝わります。
電流は電子の流れ・動きです、質量があるため瞬時には動けません。
電圧情報に従い動き・流れ始めます、そそため遅れが生じます。
その様子を発電機の回転角度に合わせて表示すると、サインカーブになり、たとえば最大値は、電流のほうが電圧に対して遅れた角度の位置に表示されます、これが位相差です。

投稿日時 - 2014-09-04 17:45:22

お礼

ご回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-09-07 10:03:15

ANo.17

60Hzでは1秒間に60回向きが変わっています。
それに対応可能な危機があっても人はおそらく観察不可能でしょう。
オシロスコープも直に接続しただけではちらついて観察できません、映像の動きを60Hzに同期させて静止画として観察するだけです。
それより、気になるのは、なぜそれが必要なのか?。
>そこで電気がどちらから流れてきているのか(どちらが上位なのか)は、どうやって判断
それが必要な回路では最初から交流は使用しません。
界磁、回転子が巻き線式の直流モーター、を交流で使用しても、界磁、回転子の電流の向きが同時に逆になり、SN極も同時に逆になるため、相対的な力、回転方向は変わりません(電流の向きを考える必要がありません)。
交流で重要なのは、電圧と電流の位相のずれです。
オシログラフで同期をとって表示させると、電圧、電流のサインカーブが映ります、ただ二つの線は重ならず、30°ずれています。
つまり、電圧は0Vになっても、電流は0Aになる手前です。次の瞬間電圧はマイナス(逆向き)になっても電流は同じ方向に流れ続けます(電圧×電流=電力)から電圧が-、電流は+のため、電力Wはマイナスになります、これを無効電力といいます。
また、コイル等誘導負荷といわれる負荷に交流を流すと、さらに位相がずれます、位相がずれると有効電力が小さくなりますが、流れる電流は向きが変わっても量は同じため、有効電力の送電量は減っても電線の太さは同じ太さが必要になります

投稿日時 - 2014-09-04 17:34:08

お礼

ご回答ありがとうございます。

電力の向きを知りたいのは、電力会社の複雑に張り巡らされた配電線網などで、電気がどっちからどっちへ流れているのかをどうやって判断しているのか知りたかったためです。

投稿日時 - 2014-09-07 10:02:59

ANo.16

No14です。

>電圧と電流の位相差ってことでしょうか・・?
> 位相差がどうなってると、電力の向きがわかるのでしょうか?

 前回の説明は瞬時の電力を見る話です。
 「位相差」と言うのは1周期ぐらい見ないと分からない値です。

 抵抗負荷の場合、電圧が反転すれば電流も反転するので、常に電力は負荷に行く。
 純粋なLやCだと位相が90度ずれて、負荷に向かう電力と戻ってくる電力の平均がゼロになる。

投稿日時 - 2014-09-04 08:58:51

お礼

ご回答ありがとうございます。

>抵抗負荷の場合、電圧が反転すれば電流も反転するので、常に電
>力は負荷に行く。

これは理解できます。


>純粋なLやCだと位相が90度ずれて、負荷に向かう電力と
>戻ってくる電力の平均がゼロになる。

有効電力は0で、すべて無効電力ということですよね。
この「無効電力」というのがいまいちよくわかりません・・。

つまり純粋なLやC(実際はそんなものはないのでしょうが)では、電気はまったく仕事をせず、電圧電流を供給しても、それらは全部電源に返ってくるということですね?

電力の向きは、電圧と電流、そしてその位相差から判断できそうな気がしているのですが、「具体的にそれらがどうなっているときに電力の向きがどうなのか」がわかりません。

投稿日時 - 2014-09-07 09:56:40

ANo.15

 #12です。

>でもけっきょく「電力の方向」は、なんの要素を使ってどのように判断してるのかがわかりません・・・

 家庭用の交流電源は、電圧は-100~0~+100Vで揺れており、そのため電流も向きを変えつつ流れています。それに固定した方向を考えるのは無理です。

 しかし電力の方向であれば、ちゃんとありますよ。前にコンデンサで説明しましたが、抵抗器に置き換えてみます。

 ┌──┐
 │   │
(~) [抵抗器]
 │   │
 └──┘

 抵抗器は単に電気が流れにくくするだけです。直流でも交流でも同じように働きます。抵抗器のかかる電圧に応じた電流が直ちに流れます。電圧がどんなに変動しても即応します。

 流れにくくなった分、電圧降下、あるいは逆起電力と呼ばれる現象が起きます。具体的には電圧Eと抵抗R、電流Iは、E=RIと表されます。この電圧Eは電源のもので計算しますが、式が意味しているのは、抵抗の両端に生じる電圧です。それが電源の電圧と釣り合う、ということです。

 電力Pは電圧×電流、つまりP=EIです。E=RIを使うと、P=EI=RI^2=E^2/Rとなります。電流基準で考えるにせよ、電圧基準で考えるにせよ、抵抗値に応じた電力が消費されます。

 その消費された電力は熱エネルギーとなります。そのことを積極的に使ったのが、電熱器ですね。コンロや暖房機などに使われています。電力としては、電源から抵抗器へ流れており、抵抗器は電力を高温の熱として消費しています(それがさらに、周囲の空気を暖める、つまり熱を空気へと流す)。

 抵抗器の代りにモーターを繋げれば、回転という形の力学的エネルギーを取り出せます。やはり、電源からモーターへと電力は流れています(効率100%ではないので、一部は熱や音などのエネルギーに変わる)。

 交流は電圧や電流が変動し、平均値が0であるのに、どうして電力が0でないかということですが、正負を無視した絶対値であるからです。正確には消費電力といったほうがいいでしょう。抵抗器は電流がどちら向きに流れようと発熱は同じですし、交流用機器は交流を直流として利用するよう設計されていたりします。

 今回のご質問に限ってですが、直流と交流の相違を真っ直ぐなパイプを流れる水と、ぐるっと円形に閉じたパイプに流れる水に喩えてもいいかもしれません。パイプの中に目印となるボールを入れておくとして、真っ直ぐなパイプではボールは同じ方向に流れて行きます。円形に閉じたパイプだとボールの移動方向は常に変わります(真横から見れば真っ直ぐ行き来する)。

 しかし、水の運動エネルギーはパイプが真っ直ぐだろうと円形だろうと、流れる速ささえ同じなら、単位体積当たりの運動エネルギーは同じです。その運動エネルギーを使うとして、パイプが真っ直ぐなのか円形なのかは関係ありません。消費電力もそれと同じで、いつも同じ方向の電流(直流)なのか)、向きが変わる電流(交流)なのかは無関係になります(※そうなるように機器が設計されている、とも言える)。

P.S.

 消費電力を絶対値で考えるとして、仮にそれがマイナスになるものがあるとしたら、それは電源です。機器にプラスの値の電力を供給するということを、機器側を0という基準にして考えたら、電源にマイナスの電力を供給していると見ることもできます(ほとんど屁理屈、あるは算数的な遊びでしかないですが……)。

投稿日時 - 2014-09-04 08:10:03

お礼

わかりやすいご説明ありがとうございました。

エネルギーという観点からは理解できました。

投稿日時 - 2014-09-07 09:50:15

ANo.14

 オシロスコープで電圧と電流の波形を同時に取ります。
 そうすれば、電力の流れが分かります。
 抵抗負荷の場合、常に負荷側に電力が行きます。
 LやCが含まれた負荷だと、負荷側から電源側に電力が逆流する期間が有ります。

投稿日時 - 2014-09-03 23:03:48

お礼

ご回答ありがとうございます。

電圧と電流の位相差ってことでしょうか・・?
位相差がどうなってると、電力の向きがわかるのでしょうか?

投稿日時 - 2014-09-04 06:06:47

ANo.13

>電力方向継電器

回路図を見るとPの電圧コイルとCの電流コイルで動くようです。
動作特性を見ると 電力が設定値以上になると動作するので

電力計(瞬時)に動作接点がついたような継電器になっていると思います。
したがって、電力計を参考にするとよいと思います。

私には動作原理の説明は詳細は難しいです。

投稿日時 - 2014-09-03 22:23:39

お礼

ご回答ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-09-04 06:05:25

ANo.12

 #10です。

 お示しの電力方向継電器ですが、回路図に「▼の下に線」の記号があります。これはダイオード、あるいは整流器と言って、一方向にしか電流を流しません(電圧も同じく、一方向だけにかかる)。直流用電流計・電圧計では交流をそのまま測ることができませんので(0と出る)、ダイオードで交流の片側だけにして直流とし(変動はする)、直流用電流計・電圧計で測定することがよく行われます。

 直流に直して測定するといっても、実際に測っているのは交流の電圧、電流の『絶対値』の平均値です。プラスマイナスに変動する交流をそのままで平均値を取ると0になってしまいます(これが直流用をそのまま交流に使った場合に相当する)。

投稿日時 - 2014-09-03 08:16:11

お礼

交流を整流して取り込むんですね。

でもけっきょく「電力の方向」は、なんの要素を使ってどのように判断してるのかがわかりません・・・

投稿日時 - 2014-09-04 06:05:06

ANo.11

私も理解できていませんが

電力量計の計測に関するものをみるとイメージがつかめるかもです。

参考URL:http://tech.jemima.or.jp/70102.html?q=tech/70102.html

投稿日時 - 2014-09-02 21:28:27

お礼

ありがとうございます。
参考になります。

ちょっとみつけたのですが、「電力方向継電器」という継電器があるみたいです。
  ↓
http://www.hitachi.co.jp/products/power/protection_relay/products/name/e_direction/__icsFiles/afieldfile/2011/05/19/KNL2721_5.pdf

私が知りたかったのはまさにこれかなと思っています。
どういう原理なのでしょうか・・・。

投稿日時 - 2014-09-03 06:13:21

ANo.10

 #7です。

>ただ、私が知りたいのは、回路内において、電気(電力)の方向をどうやって知るかということです。

 なるほど、では回路にコンデンサだけがある状況を考えてみましょう。

 ┌──┐
 │  │
(~) =
 │  │
 └──┘

 =がコンデンサ、(~)が交流電源のつもりです。

 電源が直流だと電流は定常的には流れません。しかし、コンデンサに電荷が溜まるまでの一瞬は電流が変化しながら流れます。コンデンサの一方には正の電荷が溜まっていき、同時に他方には負の電荷が溜まっていきます。それによってコンデンサには電圧が生じ、それが直流電源と拮抗すると(直流電源と電圧の大きさが同じ、向きが逆)、電流は止まります。

 直流電源ならそこで終わりです(定常状態、電流0)。しかし、交流電源だと事情が違ってきます。電源の正負が逆転しますから、コンデンサに溜まった電荷は電源へと流れて行きます。さらにまたコンデンサに電荷を溜めます。それが交流1周期で起こる現象で、ずっと繰り返されます。この状態が「交流電流が定常的に流れている」ということになります。

>直流でも交流でも、電気(電力)は、やはり電源→負荷という方向になると思うのですが、その調べ方です。

 上記の通りです。つまり、短い時間でよくみれば交流の1周期の間に電流の方向は反転しますし、もっと長い時間で考えるなら平均値で考えますが、方向を考えることはできなくなります。

 方向を定められなくても、電力は消費します。上記のコンデンサのを抵抗に置き換えれば、例えば交流100V電源(100Vは平均、0~±141Vで変動する)では、直流100V電源と同じだけの消費電力となります。

P.S.

 ちょっとややこしいのですが、コンデンサだけだとW(ワット)で表す消費電力0になります。交流での消費電力は「電圧×電流×力率」で計算します。力率は電圧の周期的変動と電流の周期的変動のずれの率で、半周期ずれると(電圧の山:最大で電流の谷:ゼロになる)力率は0になります。コンデンサだけだと力率は0です。なお抵抗では力率1です。力率は電圧×電流に対する電力の比率で、交流で動作する機器の電気使用効率でもあります。

 電気機器は実際に使用した交流電力で計算したいのでW表示で力率を考慮しますが、安全装置のブレーカーではVA(ボルト・アンペア)と表示されていて、力率を考慮せず「電圧×電流」で動作し、上限を超えるとブレーカーが落ちます。ブレーカーが力率を無視するのは、ある意味、電流だけを検出したいからです。電流が過剰になるのを監視したい、ということです。

投稿日時 - 2014-09-02 16:51:25

お礼

詳しいご説明ありがとうございます。
とても勉強になりました。

ちょっとみつけたのですが、「電力方向継電器」という継電器があるみたいです。
  ↓
http://www.hitachi.co.jp/products/power/protection_relay/products/name/e_direction/__icsFiles/afieldfile/2011/05/19/KNL2721_5.pdf

私が知りたかったのはまさにこれかなと思っています。
どういう原理なのでしょうか・・・。

投稿日時 - 2014-09-03 06:12:36

ANo.9

No.6です。
>ただ、私が知りたいのは「電力の流れの方向」です。。。
 電力には向きはありません。流れもありません。

 交流の場合、電圧と電流の位相が一致するとは限りませんから、電圧の方向なのか電流の方向なのかがわからないと。

 電場の信号が届くとそれまで逆に移動していた電荷(電子)は力を受けますから、減速して今度は逆向きに移動をし始めます。電場が徐々に低くなっても電子は加速され続けます。そして電場がゼロを通過するまでは加速します。逆向きになってからはじめて減速され始めて・・・

投稿日時 - 2014-09-02 11:43:07

お礼

ご回答ありがとうございます。

>電力には向きはありません。流れもありません。

「電力方向継電器」という継電器があるみたいです。
  ↓
http://www.hitachi.co.jp/products/power/protection_relay/products/name/e_direction/__icsFiles/afieldfile/2011/05/19/KNL2721_5.pdf

私が知りたかったのはまさにこれかなと思っています。
どういう原理なのでしょうか・・・。

投稿日時 - 2014-09-03 06:11:15

ANo.8

こんばんは
すでに回答がたくさん出ているようなので参考に

まず、回路図として参考URLの第4図を見てください。
電源と電流に矢印が付いています。
これが、電流の向きを考える基準になります。
交流ですから常に電流の向きが変わります。
この図の場合の意味は電源が上を向いたときに(上側が+)になったときに電流が右に向いて流れる
という意味です(ざっくりと)
またはそういう風に電流の向きをとっていますよ という意味です。

ですので、普通、交流の回路図の場合電源の矢印は片側につけます。

さらにこの図で電源がプラスとマイナスが入れ替わると電流の向きも反対になります。
ということで 電流としては 行ったり来たりしているイメージでよいです。
たとえば錐をもむときの手が行ったり来たりしますが、それで穴は開いていきますよね。
(電動機は逆転したりはしませんけどね。)
電流が行ったり来たりして、仕事をしているイメージです。


話は変わって
三相交流など、位相の違う電源の間に流れる電流は基本的には進みから遅れに流れるとして考えます。

参考URL:http://www.jeea.or.jp/course/contents/01105/

投稿日時 - 2014-09-02 00:37:15

お礼

ご説明ありがとうございます。

はい。皆さんからたくさんのご丁寧な説明をしていただき、ありがたいです。


ただ、私が知りたいのは、回路内において、電気(電力)の方向をどうやって知るかということです。
直流でも交流でも、電気(電力)は、やはり電源→負荷という方向になると思うのですが、その調べ方なんです・・。

投稿日時 - 2014-09-02 10:31:13

 交流といってもいろいろなので、単相交流で考えてみます。

 コンセントは二つの電極がありますね。その二つに交流電気が来ています。単純化すると、一方には「~」のように交流が来ており平均が100ボルト、片方は「―」といつも0ボルト(※アースのようなもの)だと考えていいです。

 直流だと一方向に流れる速さで、水で言えば押し流す力だと考えればいいですが、交流は押したり引いたりで揺さぶっています。水面の波であれば、そこに浮いているものは水平方向に移動しませんが、上下動しています。その揺さぶる力、上下動を起こすが交流だということです。

 水面の波なら、その水面の高さを『仮に』0だとします。でも、水が例えば池だとして、低地にある池でも、高い山にある池でも、水面の波は、波が起こっている池の水面を基準にします(その場所の標高に関係なく、波の高さ0とする)。同じように一応は交流も真中を0ボルトとして、そこを中心に揺れています。

 例えば、一定の高い直流電圧がかかっていて、そこに僅かな電圧の上下が生じて、それを交流電源とすることもあります(※個人的な経験ですが、交流電源に高い直流電圧がかかっているのに気づかず、ショートさせてしまったときに、ちょっとした予想外の事故を起こしたことがある)。

 そんな風に、直流と交流は同じ電気とはいっても、全く異なるものになっています。直流には固定した正負があって、どちらが上流・下流なのか決められます。でも、交流は押したり引いたり、あるいはその場で上下動する波なので、どちら向きなのかということ自体がないのです。

P.S.

 ごく短い時間なら、「今、0からプラスへ増えつつある」「減りつつあるがまだプラス」「0からマイナスへ(以下同様)」といった現象として考えることができます。そういう見方をする場合は、直流と同じように正負が決められ、電流がどちらに流れているか決めることができます。

 電圧が変動しない直流にはないことですが、交流では電圧と電流が比例しないことがあります。電圧の波「~」と電流の波「~」がずれるということです(※ずれの程度を力率と呼んでいて、電圧と電流の波が完全一致なら1、その逆が0)。ずれが少ないほど、交流は『効率よく』使われています。

 なお『効率よく』というのは「少ない消費電力で機械がよく動く」という省エネとは無関係で、「加わった電圧通りに電力消費される」という意味しかありません。例えば、交流をショートさせてしまうと『効率が最高によい』となり、ショートした部分を切り離せば(つまり絶縁)『効率が最低に悪い』となります。

投稿日時 - 2014-09-01 08:27:18

お礼

ご説明ありがとうございます。

交流という電気の特徴はなんとなく理解できました。

ただ、私が知りたいのは、回路内において、電気(電力)の方向をどうやって知るかということです。
直流でも交流でも、電気(電力)は、やはり電源→負荷という方向になると思うのですが、その調べ方です。

投稿日時 - 2014-09-02 10:30:20

ANo.6

 「電流=電子の流れ」という誤解は理科の先生でも信じていらっしゃる方がいるので無理はないですが・・・。電流の実体は電子という間違いだけはなさらない様に。

 (電気が流れる)電流とは、あくまで電荷の移動です。電荷は一瞬にして移動しますが、電子の速度なんて通常はカタツムリの歩み程度しかありません。電流はイオンや荷電粒子も担い手になります。
 もし電子の速度=電流だとしたら、歩みの遅い電子が一瞬にして他方に電荷を移動させる理由の説明ができません。

 大事な事は電荷が移動するとその周囲に磁界が現れる。
   ↓
←↑―― 電流(電荷)  いわゆる右ネジの法則( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B3%E3%81%AD%E3%81%98%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 )
 磁場

 それは方位磁石ですぐに調べられます。

1) 電線の一方に電圧が加わります。
2) 電圧の変化は電場の変化として、導体内を高速で他方に伝わります。
3) 導体内の電荷をもつ粒子はその電場の変化によって圧力を受けて移動を始めます。
4) 電圧が逆転すると電場の変化の信号は高速で他端に向かって伝わっていきます。
5) その変化によって電荷を持つ粒子は反対に移動を始めます。

 水道ホースで説明すると、一端に鼓膜のような幕を貼ってそれを振動させると考えてください。膜が押されると、その圧力は音波としてホース内を進んでいきます。その圧力の変化によって水分子は(例えば右に)移動します。今度は膜を引くとやはり圧力の変化としてホース内を伝わりますから、その信号が伝わった水分子は今度は左に移動します。
 これって水中を音波が伝わっている現象そのものです。水分子(電子)はその場にとどまっていますが、音波(電気)は他方に伝わっています。
 導体の場合はこれが、その導体内を伝わる光速で伝わるということ。

※電気の流れ≠電子です。交流の場合は電子はその場から移動はしません。周囲の電場の振動に合わせて振動しているに過ぎません。電気は移動しますが電子は移動しません。 

※オシロスコープは二点の電圧の変化を測定するもので電流の向きを測定する装置ではありません。
 電流の向きは電流が流れている導体の周囲の磁場を観察すれば直接知ることができます。
右ねじの法則( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B3%E3%81%AD%E3%81%98%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 )

投稿日時 - 2014-09-01 08:22:25

お礼

詳しいご説明ありがとうございます。
とても勉強になりました。

ただ、私が知りたいのは「電力の流れの方向」です。。。

投稿日時 - 2014-09-02 10:22:49

ANo.5

オシロスコープでそれが観察できます。 ただし、 その際、接地側、アース側の扱いが知識を要し、交流の場合は接続を間違えるとショート、感電、機器破損をおこす恐れがあります。
(実際はプローブと言う測定端を2本使用し、オルタネートという方法で測定します。 どちらかをアース側として定義できる。)

いずれにしても測定の基本になるのは 接地側、アース側(GND側) から見てどれくらいと言う判断になります。

投稿日時 - 2014-09-01 06:34:11

お礼

ご回答ありがとうございます。

オシロスコープの使い方、参考にさせていただきます。

投稿日時 - 2014-09-02 10:21:25

ANo.4

回答としては No3の方ので合っているのですが、イメージが湧かないようなので書いてみます。

基本的に電流は + から - に流れると思っていていいと思います。(電子に関する振る舞いを知るのはそのイメージが出来てからで十分です。)

電気を通すのは金属の様な「導体」 と呼ばれるものです。(半導体の概念は置いときますね。) 導体の中には 「キャリア」 という電気を伝えるものが、端から端まで、いっぱい入っていると思ってください。

その 「キャリア」 はいっぱいつまっているので 導体の片方に + 、もう一方に - をつなぐと + 側の電源から 別の 「キャリア」 が導体に押し込まれた時に同じ量の 「キャリア」 が導体の反対 - 側の電源から 吸い込まれます。
●直流の場合は + - が固定なので一方にしか伝わりません。
●交流の場合は + - が 交互に変わるので(これが交流の由来) No3 の方は 「押したり、引いたり」 という表現をされていたのですが、(それも全く正しいです) 
ここでは 「+ になった側から反対方向へ交互に押し合う」 と考えた方が分かりやすいかもしれないですね。

>回路のある一箇所を見たときに、そこで電気がどちらから流れてきているのか(どちらが上位なのか)は、どうやって判断すればいいのでしょうか?
何に対して 上位 であるかは交流では あまり 意味を成しません。 でもその動作を観察したいのであれば、 「オシロスコープ」 と言う、目に見えない電流や電圧を可視化し、測定するものがあります。

日本における商用交流は 関東圏の50Hz と 関西圏の 60Hz があります。 これは 1秒間に 50回 あるいは 60回 + と - が入れ替わっていることになります。 その変化する速度を確認するには 「オシロスコープ」 の様な測定器を使って 観察します。

「オシロスコープ」 の測定端子を 知りたい回路のある一箇所に 接続し、表示された波形で、いまその部分にはどの方向のどれだけの電圧がかかっているかを観察します。 回路に細工をすれば電流も観察できます。 
更に興味を持たれたならその様な本を(やさしい交流の話 みたいなタイトルの) あるいは 「オシロスコープ」に関する本 を図書館や本屋で探し、見てみるといいです。 奥が深いですよ。 でも概念が分かれば面白いかもしれません。

投稿日時 - 2014-08-31 22:55:54

お礼

ご回答ありがとございます。


>何に対して 上位 であるかは交流では あまり 意味を成しません。

電源にひとつの負荷がつながっているだけの単純な回路でもやはり負荷側から見たら電源から電気(電力)が負荷に向かって供給されているので、電源が「上位」になると思うのですが、この「電力」がどちらからどちらに向かっているのか、その方向はどうやって調べるのかが知りたいです。

オシロスコープでそれがわかるのでしょうか?







たしかにオシロスコープ

投稿日時 - 2014-09-01 06:14:14

ANo.3

 「電気はプラスからマイナスに流れる」、しかし実際には「電子の流れ」なので「マイナスからプラスに流れる」というイメージで考えている限り、正確なイメージは描けません。

 「電子がマイナスからプラスに流れる」といっても、同じ一つの電子が「光速で」流れている訳ではありません。
 イメージとしては、電子がとなりの電子を押し、その電子がそのまたとなりの電子を押し、という風に、ところてん式に端を押したら向こう側の端から電子が押し出された、その「場の伝達」が光速度ということです。
 「流れる」というのとちょっと違うということを理解してください。

 交流の場合は、「押す」という動作と、「引く」という動作の両方があると考えてください。
 ところてん式に、こちらの端を押したら向こう側の端から電子が押し出された、こちらの端を引いたら向こう側の端から電子が吸い込まれた、という風に考えてみてください。
 「流れている」というより、「波が振動している」と考えてもよいかもしれません。水面の波は、上がったり下がったりして拡がって行きますが、水が向こうへ流れたりこちらに流れたりしているわけではありません。


 直流は「押しの一手」、交流は「押したり引いたり」というイメージです。

投稿日時 - 2014-08-31 19:51:14

お礼

ご回答ありがとうございます。

物質内の電子の動きをミクロ的に見たら、仰るとおりの動きなんだろうと理解はできます。

直流は、電源から負荷に向かって「押し」てるのは理解できますが、交流は電源から負荷に向かって「押したり引いたり」???

このへんがよくわかりません・・・

投稿日時 - 2014-08-31 21:21:10

ANo.2

んーと。電気の仕事量という形で考えましょう。
極性を考える必要は無いんです。

実際に使われる電力として考慮するのが交流回路です。
電流の流れの向きがそのまま仕事量というわけではありませんからね。


さて、ではどのようにしてその仕事量を計算するのかというと
電流と電圧の実効値と力率から計算するんです。
交流波形はプラスとマイナス側に交互に振れるので、この場合は半周期の波形に着目して考えます。
このとき最も大きく振れているときの値を最大値とします。
交流波形が正弦波であるならば実効値の計算方法は次の通りです。(とりあえず電圧で)
  実効値(Ve)=最大値(Vm)÷√2
となります。
商用電源の100Vというのは、この実効値を示していて、最大値は141.4Vくらいになります。
そしてこの電圧の実効値に電流の実効値を掛ければ電力になります。(この場合、皮相電力といいます)
力率を考慮していない理想の電力といえます。



で、質問者さんが知りたい内容とかけ離れてしまいましたので元に戻りますね。

普通の交流回路では電流や電圧の向きは考えません。
そういう回路構成になっています。
極性を考える必要があるのは、交流を直流に変換する回路だけと考えてOK。

はじめは戸惑うかもしれませんが、慣れれば「こんなもの」と思えるようになりますよ。

投稿日時 - 2014-08-31 19:25:01

お礼

ご回答ありがとうございます。

電圧、電流、力率をもとにした交流理論としての考え方は、それはそれなりにそういうものかとわかるのですが。

じゃあ、実際の交流回路で、電源と負荷があり、その間の回路の1点を見たとき、電気は電源側から負荷側へ供給されている、つまり電気の流れ(電流の流れではなく)としては、電源→負荷になると思うのですが、それは実際の回路の何をもとにしてわかるのでしょうか?

投稿日時 - 2014-08-31 21:17:52

ANo.1

方位磁石を傍に置けばよい。
例えば、波長と同じ長さの導体の一方に交流をかけると、中央では触れないが、左右では逆に触れる。

投稿日時 - 2014-08-31 19:20:29

お礼

ありがとうございます。

投稿日時 - 2014-08-31 21:12:37

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