電気基礎 交流回路における静電容量だけの回路 教科書239~240ページ 前回の授業の復習 1.インダクタンスだけの交流回路における働き インダクタンスは交流電流の流れを 妨げる働きをする。 2.インダクタンスだけの交流回路における電圧 と電流の位相差 電圧より90°だけ位相が遅れた電流が流れる。 3.誘導性リアクタンス と電流を求める式 V V XL= ωL =2πf L[Ω] I X L 2πfL [A ] 4.誘導性リアクタンス と電流の周波数による変化 誘導リアクタンスは周波数に比例する。 電流は周波数に反比例する。 今回の授業の目標 1.交流回路におけるコンデンサの働きを理 解する。 2.静電容量だけの交流回路における電圧と電 流の波形を描くことができる。 3.交流波形よりベクトル図を描くことができる。 1.直流電圧を加えたときのコンデンサ V:(電圧 ) 単位は( [V] ボルト ) V C Q C:(静電容量 ) 単位は( [F] ファラド ) Q:( 電気量 ) 単位は( [C] クーロン ) 図1 直流におけるコンデンサ Q=( C )×( V )[ C ] 直流電圧を加えたとき電荷の移動は瞬時に終わる ので、電流はその瞬間だけ流れる。 電流を求める式 Δ t [s] 間 に 通 過 す る 電気量Δq 1秒間に変化する電荷の割合が電流である q i [A ] t 2.交流電圧を加えたときのコンデンサ 図2の回路に流れる電流を求める式 cv t v [A ] t q i t 図2 負荷が静電容量だけの回路 c 2.交流電圧を加えたときのコンデンサ v ic [A ] v Vm sin t[V] t 波形を考えてみると + ++ ++ ---- - 増加 2.交流電圧を加えたときのコンデンサ v ic [A ] v Vm sin t[V] t 波形を考えてみると + ++ ++ ---- - 減少 2.交流電圧を加えたときのコンデンサ v ic [A] t v Vm sin t[V] 波形を考えてみると - -- -- ++++ + 増加 2.交流電圧を加えたときのコンデンサ v ic [A ] v Vm sin t[V] t 波形を考えてみると - -- -- ++++ + 減少 電荷はコンデンサと電源の間をたえず往復し、 交流電流となる。 3.静電容量だけの交流回路における 電圧と電流の交流波形 120° 90° v[v ] 60° 30° 150° ωt[rad] 0° 180° 360° 210° 0 330° 240° 120° 6 3 2 2 3 5 6 7 4 3 5 11 2 6 3 2 3 6 300° 270° 90° i[A ] 60° 30° 150° ωt[rad] 0° 180° 360° 210° 330° 240° 300° 270° 0 6 3 2 2 3 5 6 7 3 4 2 6 3 5 11 2 6 3 3.静電容量だけの交流回路における 電圧と電流のベクトル図 問1.比較のために、電圧と電流の交流波形を 描き、0[rad]における回転ベクトルを示せ。 120° 90° 60° 150° 30° ωt[rad] 0° 180° 360°0 330° 210° 300° 240° 270° 6 3 2 2 3 5 6 7 3 4 2 6 3 5 11 2 6 3 3.静電容量だけの交流回路における 電圧と電流のベクトル図 問1.比較のために、電圧と電流の交流波形を 描き、0[rad]における回転ベクトルを示せ。 Im 120° 90° 60° 150° 2 180° 30° Vm 360°0 330° 210° 300° 240° 270° ωt[rad] 0° 6 3 2 2 3 5 6 7 3 4 2 6 3 5 11 2 6 3 4.静電容量だけの交流回路における電圧と 電流のベクトル図 問2. 問1をベクトル図で示せ。 I I Vm V 2 2 V V I I m 2 5.電圧と電流の瞬時値 電圧と電流の瞬時値を実効値で表すと、 v ( Vm ) sin t[V] 2V sin t[V] i ( I m ) sin(t 2 I sin( t 2 2 )[A] )[ A] 今回の授業のまとめ 1.交流回路におけるコンデンサの働きを理 解する。 電荷はコンデンサと電源の間をたえず往復し、 交流電流となり、電圧に比べ電流の位相は90° 進む。 2.静電容量だけの交流回路における電圧と 電流の波形を描くことができる。 3.交流波形よりベクトル図を描くことができる。 次回の授業の予告 1.容量性リアクタンスと電流を求める式 を学習し、計算ができるようになる。 2.容量性リアクタンスと電流の周波数による 変化を理解する。
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