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交流回路のリアクタンスとは?

交流回路ではリアクタンスというものがでてきます。

 

リアクタンスには、「誘導性リアクタンス」と「容量性リアクタンス」があって、「誘導性リアクタンス」はコイルに関係するもの、「容量性リアクタンス」はコンデンサに関係するものです。

 

それで、

 

リアクタンスってなんですか?

 

ということになりますが、リアクタンスとは、

 

電流を妨げる大きさ、つまり電流の通しにくさ

 

を表わしたものになります。あれ?

 

にているものがありました、抵抗!

 

抵抗も「電流の通しにくさ」を表わすものでした。抵抗はオームの法則のページでも解説しましたが、ちょっとおさらいすると次のような式でした。
オームの法則(抵抗の大きさ)
すると、リアクタンスも抵抗と同じように「電流を妨げる大きさ」を表わすものなので、リアクタンスをX[Ω]とするとリアクタンスの式は、
リアクタンスの式

 

へ〜、抵抗もリアクタンスも式は同じですね〜。

 

ということになります。

 

先ほど、リアクタンスには「誘導性リアクタンス」と「容量性リアクタンス」があって、それぞれコイルとコンデンサに関係するものとお話ししました。
それでは次に、「誘導性リアクタンス」と「容量性リアクタンス」について説明していきます。

誘導性リアクタンス

「誘導性リアクタンス」は、

 

コイルに関するもので、電流を妨げる大きさを表わすもの

 

でしたので、誘導性リアクタンスをXL[Ω]として回路図で書いてみると次のような意味になります。

 

誘導性リアクタンスの説明図

 

式で書くと次のようになります。
誘導性リアクタンスの式
この式を電流の式に書きかえると、
誘導性リアクタンスと電流の関係式
誘導性リアクタンスが大きくなると電流は小さくなって、誘導性リアクタンスが小さくなると電流は大きくなることが分かります。

 

ここまでみると「誘導性リアクタンス」は「抵抗」と何も変わらないように思えますが、この「誘導性リアクタンス」は周波数で大きさが変わるんです。
誘導性リアクタンスXL[Ω]は、電源の周波数をf[Hz]、コイルのインダクタンスをL[H](単位のHはヘンリーと読む)とすると次の式で表わされます。
周波数とインダクタンスで表わした誘導性リアクタンスの式
この式から、周波数が大きくなると誘導性リアクタンスが大きくなることが分かります。

 

ねっ? 抵抗と違ってちょっとやっかいでしょ?

 

ちなみに、この式を@式に代入すると、
周波数とインダクタンスで表わした電流の式
コイルのインダクタンスLが変わらなくても、周波数が大きくなると誘導性リアクタンスが大きくなるので電流は小さくなります。

 

さらに、やっかい!

 

交流回路を勉強していると、この辺りから挫折する方が多いのですが、
頑張っておぼえましょう!
第二種電気工事士の問題の場合は、公式をおぼえておく程度でも解ける問題は多いので、公式だけでもね。

容量性リアクタンス

次は「容量性リアクタンス」です。誘導性リアクタンスと同じように説明していきます。

 

「容量性リアクタンス」は、

 

コンデンサに関するもので、電流を妨げる大きさを表わすもの

 

でしたので、容量性リアクタンスをXC[Ω]として回路図で書いてみると次のような意味になります。

 

容量性リアクタンスの説明図

 

式で書くと次のようになります。
容量性リアクタンスの式
この式を電流の式に書きかえると、
容量性リアクタンスと電流の関係式
容量性リアクタンスが大きくなると電流は小さくなって、容量性リアクタンスが小さくなると電流は大きくなることが分かります。誘導性リアクタンスと同じです。

 

この容量性リアクタンスも誘導性リアクタンスと同じように、周波数で大きさが変わるんです。
容量性リアクタンスXC[Ω]は、電源の周波数をf[Hz]、コンデンサの静電容量をC[F](ファラドと読む)とすると次の式で表わされます。
周波数とインダクタンスで表わした容量性リアクタンスの式
この式から、周波数が大きくなると容量性リアクタンスが小さくなることが分かります。

 

あれ? 誘導性リアクタンスとは反対になりました。

 

ちなみに、この式をA式に代入すると、
周波数と静電容量で表わした電流の式
容量性リアクタンスの場合は、周波数が大きくなると電流も大きくなります。

 

これまた誘導性リアクタンスと反対です。

 

そろそろこの辺で誘導性と容量性が頭の中でゴチャゴチャになっていると思うので、ここまでのことをまとめておきます。

リアクタンス

誘導性リアクタンス

容量性リアクタンス

回路素子

コイル(L)

コンデンサ(C)

リアクタンスの記号

(厳密には決まりはありません)

誘導性リアクタンスの記号

容量性リアクタンスの記号

リアクタンスの大きさ

誘導性リアクタンスの大きさ

容量性リアクタンスの大きさ

fとL(またはC)で表わした

リアクタンスの大きさ

fとLで表わした誘導性リアクタンスの大きさ

fとCで表わした容量性リアクタンスの大きさ

電流の大きさ

誘導性リアクタンスの電流の大きさ

容量性リアクタンスの電流の大きさ

fとL(またはC)で表わした

電流の大きさ

fとLで表わした誘導性リアクタンスの電流の大きさ

(周波数fが大きくなると

電流は小さくなる)

fとCで表わした容量性リアクタンスの電流の大きさ

(周波数が大きくなると電流も大きくなる)

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