質問: オームの法則に出てくる【コイル】【コンデンサ】とは何でしょうか? オームの法則に出てくる【コイル】【コンデンサ】はなんでしょうか? 1)電流と電圧が変化するのは分かりますが、何の為に電流と電圧に変化を与えるのかが分かりません。 2)【コイル】【コンデンサ】が用いられるのは、交流のみに用いられ直流には用いられない物なのでしょうか? はじめたばかりなので、分からない事だらけなのですがイメージと覚えて置きたいと思っています。詳しい説明よりも素人に分かる様な説明を希望しております。宜しくお願い致します。
回答: #2です。 a#2の補足質問の回答 1)電流が【プラス】時にコンデンサに電気を蓄え【マイナス】の時に電流を放出しているのでしょうか(蓄電と放電を周波数に併せて繰り返す)? 電流の元はマイナスの電荷をもつ電子の流れで 電流はマクロ的視野からとらえた概念です。 つまりプラスの電荷(=電子の不足状態、正孔など)を想定し、それに対し電子の過剰状態をマイナスの電荷と考える概念です。 このプラスの電荷の流れの方向を電流の向き、 そして電荷が移動する導体の断面を毎秒どれだけの プラスの電荷(単位はクーロン)が通過するかを表すのが 電流の大きさ(定義)なのです。 単位的には「クーロン/秒=アンペア」([c]/[s]=[a})ですね。 実際は、プラスの電荷でなくマイナスの電子が電流の向きと逆方向に流れているわけです。 コンデンサーには、電荷をため、その電荷を放出することで、電気エネルギーを一時的に貯める目的の容量の大きなコンデンサー (交流整流回路の平滑回路(半波整流または全波整流電圧によりプラスの電荷をコンデンサーに貯める回路、貯まった電荷は直流電源として負荷に供給され放電されますが減少した電荷はまたは整流回路からプラスに充電されます。)に使われる電解コンデンサーやトランジスター回路のバイアス回路の直流分を貯めて直流電圧を維持する電解コンデンサ。これらはプラスとマイナスの端子があって逆の電圧には電荷が貯められません。) や容量の小さな可聴周波数領域や高周波領域の高い周波数の交流で使われる各種コンデンサー (「周波数と容量の積の2π倍」の逆数が交流では抵抗のような効果(インピーダンス)を持ちます。従って、周波数が高い用途ではコンデンサの容量はおのずと小さくなりますので、使われる周波数により、大小さまざまな容量のコンデンサーが作られています。一部のコンデンサを除き、無極性で端子に正負の極性のないコンデンサが殆どです。) があります。 基本的には、電荷をため、その電荷は利用する事で放出されますので、また電荷を補充して電荷を貯めるといった使われ方をします。 質問の考え方が少し違うような気がします。(考えて見えることは分かりますが...)。コンデンサ(容量c)は加えられた電位差vにに対応して電荷qまで充電(電荷が貯められる)されます。q=c*v。この関係式に従っただけの電荷が蓄えられます。電荷が負荷に流れ出せばこの式にあうように電荷が補充され貯められます。vが増減すればそれによって貯められた電荷の量が式に従って変化します。無極性のコンデンサでは、vがマイナスに変化すると電荷もマイナスに変化します(これが放電です。電荷の放出です)。 この時回路の配線の導体の切断面あたり毎秒通過する電荷の量と向きにとって電流が流れます。正の電流、負の電流は概念的なもので、配線の銅線に正の方向、負の方向を決めることで、正の電流、負の電流の概念が生じます。電流そのものは同じで、配線導体の中での電荷の移動方向が変わるだけで、その方向を電流の正負で区別しているに過ぎません。もともと電流は、回路に流れるのはマイナスの電荷をもつ電子の移動に起因し、その電子の移動は、回路中に作り出される電位差v(電源、起電力や信号源や回路の接続の切り替えなどにより生ずる)によって起こります。 > (蓄電と放電を周波数に併せて繰り返す)? コンデンサの両端の電位差v=q/cが周波数に依存して変化すれば、周波数にあわせて電荷が流入したり、電荷が流出したりします。これが質問者さんのいう 蓄電と放電です。蓄電より充電(放電に対する用語)が使われます。 > 何の為に位相を90°ずらす必用(×必要)があるのでしょうか? > また、ずらした事によりどの様な効果が期待できるのでしょうか? 単相交流モーターでは、位相を90°ずらすコンデンサーとつけることで回転磁界を作りモーターを回転させます。コンデンサーを使わなければ単相交流モーターは回転できません。 多くのモーター(コイルが使われている)や回転機器を使う工場では、給電電圧に対して、電流の位相が-90°の方向に遅れてしまいます。 皮相電力=(電圧の実効値)x(電流の実効値)が大きくなるわりに 消費電力=(電圧の実効値)x(電流の実効値)x(力率cosθ)が小さくなります。位相差が大きくなる(90°に近くなる)ほどcosθの値がゼロに近づきます。電力会社から供給されるのは皮相電力ですから、工場がcosθ≒0で電力を利用されたら電力会社は電力料金を消費電力では徴収できなくなります。送電線で消費される電力ロスは(電流の実効値)の二乗に比例しますので、料金の取れない送電線で消費される電力だけが多くなります。それで電力会社は、大電力を使う工場に対して、力率が小さい工場ほど電力料金をより大幅な割り増しの電力料金設定をします。そこで工場は電流の位相が-90°方向に遅れるのを減少させるために、電流の位相を+90°の方向にずらす効果(位相を遅らせる効果)のある進相用の位相補償コンデンサーを使って力率を1(位相角0°)の方向に改善することで力率を1に近づけ電力料金を減らすようにしています。これにより送電線に流れる電流も減少し、送電ロスも減少します。 >単純に正反対の性質(位相をずらす意味で)と捉えても構わないのでしょうか? 使われる回路によって働きが異なります。一般的には、コンデンサーとコイルでは位相が逆方向になります。