直流と交流の違い〔２〕（DC100VとAC100V）

2023年9月11日 2023年12月15日

講師Kazu

家庭用交流電源の電圧は、「+141V」から「-141V」まで変化するのに、なぜAC100Vなのかを書いてみます。

とはいえ、今回だけでは書ききれないので、今回はAC100Vの考え方のイメージを書きます。

AC100Vとは何が100Vなのか

直流電源であるDC100Vに100Ωの抵抗を接続すると、抵抗には1Aの直流電流が流れて、抵抗で消費する電力は100Wになります。

家庭用の交流電源であるAC100Vに100Ωの抵抗を接続した場合も、抵抗で消費される電力はやはり100Wになります。

下にDC100Vの直流電源に抵抗を接続した回路図を示します。

下の回路図は、AC100Vの交流電源に抵抗を接続した回路図です。

このときのDC100VとAC100Vの電圧波形を、横軸を経過時間にしてグラフを描くと下記のようになります。

DC100Vは青い線で、時間が経過しても100Vのまま変化しません。

AC100Vは黒い線が「N」、赤い線が「L」で、赤い線は「+141V」から「-141V」まで上下に変化しています。

DC100Vの青い線の電圧を「\(V_{DC}\)」とし、赤い線の電圧を「\(V_{AC}\)」とすると、消費電力はそれぞれ「\(\displaystyle\frac{(V_{DC})^{2}}{R}\)」と「\(\displaystyle\frac{(V_{AC})^{2}}{R}\)」で計算できます。

今回はイメージにとどめますが、これら二つの消費電力の計算値が等しくなるときに、「\(V_{AC}\)」の最高電圧と最低電圧が「+\(1.41✕V_{DC}\)」と「-\(1.41✕V_{DC}\)」になることを計算していきます。

これからしばらくは、この話を書いていこうと思います。

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