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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、コイルのリアクタンスは誘導性リアクタンス、コンデンサのリアクタンスは容量性リアクタンスになります。

 

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?

 

似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

 

と表わされます。

 

なので、

 

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、コイルのリアクタンスは誘導性リアクタンス、コンデンサのリアクタンスは容量性リアクタンスとお話ししました。

 

それでは次に、「コイルのリアクタンス(誘導性リアクタンス)」と「コンデンサのリアクタンス(容量性リアクタンス)」について解説します。

コイルのリアクタンス(誘導性リアクタンス)

コイルのリアクタンス は誘導性リアクタンスで、リアクタンスは 電流を妨げる大きさを表わすもの でしたので、コイルのリアクタンス(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。

 

コイルのリアクタンスの説明図

 

式で書くと次のようになります。

 

コイルのリアクタンスの式

 

この式を電流の式に書きかえると、

 

コイルのリアクタンスと電流の関係式

 

コイルのリアクタンスXLが大きくなると電流Iは小さくなって、コイルのリアクタンスXLが小さくなると電流Iは大きくなることが分かります。

 

ここまでみると「コイルのリアクタンス」は「抵抗」と何も変わらないように思えますが、この「コイルのリアクタンス」は周波数で大きさが変わるんです。

 

コイルのリアクタンス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コイルのリアクタンスの式

 

この式から、

 

周波数fが大きくなるとコイルのリアクタンスXL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fが大きくなるとコイルのリアクタンスXLが大きくなるので電流I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筆記試験の問題は、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。

 

 


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コンデンサのリアクタンス(容量性リアクタンス)

次は「コンデンサのリアクタンス」です。コイルのリアクタンスと同じように説明していきます。

 

コンデンサのリアクタンス は容量性リアクタンスで、リアクタンスは 電流を妨げる大きさを表わすもの でしたので、コンデンサのリアクタンス(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。

 

コンデンサのリアクタンスの説明図

 

式で書くと次のようになります。

 

コンデンサのリアクタンスの式

 

この式を電流の式に書きかえると、

 

コンデンサのリアクタンスと電流の関係式

 

コンデンサのリアクタンスXCが大きくなると電流Iは小さくなって、コンデンサのリアクタンスXCが小さくなると電流Iは大きくなることが分かります。コイルのリアクタンスと同じです。

 

このコンデンサのリアクタンスもコイルの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。

 

コンデンサのリアクタンス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コンデンサのリアクタンスの式

 

この式から、

 

周波数fが大きくなるとコンデンサのリアクタンスXCが小さくなる

 

ことが分かります。

 

あれ? コイルの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

 

コンデンサのリアクタンスの場合は、周波数fが大きくなると電流Iも大きくなります。

 

これまたコイルのリアクタンスと反対です。

 

そろそろこの辺でコイルとコンデンサ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。

回路素子

コイル(L)

コンデンサ(C)

リアクタンス

誘導性リアクタンス

容量性リアクタンス

リアクタンスの記号

(一般的に)

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

コイルのリアクタンスの大きさ

コンデンサの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で表わしたコイルのリアクタンスの大きさ

fとCで表わしたコンデンサのリアクタンスの大きさ

電流の大きさ

コイルのリアクタンスの電流の大きさ

コンデンサの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で表わしたコイルの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は小さくなる

fとCで表わしたコンデンサの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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