第 4 編－２章 交流と電磁波 No.01 １、交流 Ａ 交流と直流 動く電気を「電流」というが、更に２つに分類できる。 電流や電圧 電流は一定の値 このような電圧を 電池から 0 流れる直流電流 時刻 (s) ＿＿＿＿＿＿＿＿という。 電流や電圧 電流は常に変化 このような電圧を 0 時刻 (s) ＿＿＿＿＿＿＿＿という。 発電機から 流れる交流電流 交流は見た目が「波」の形をしている。よって、以前に習った次の 公式が使える。 Ｂ 交流の性質 電流にしろ、電圧にしろ、交流は変化してつかみどころがない。そこで平均的な強さ である＿＿＿＿＿を考えると便利である。 電圧や電圧 0 時刻 (s) 実効値になると変化がなく、まるで直流のようである。実際、実効値を用いると、 今まで通り（直流のように）いろんなものの計算ができるようになる。 電流の実効値を＿＿＿＿、電圧の実効値を＿＿＿＿とすると・・・ オームの法則： 電力 P： Ｃ 交流の利用 交流の電気が生み出されてから、私たちの町まで運ばれるまでの過程を 「発電 → 変圧 → 送電」の順に見ていこう。 【発電】 発電は磁石を動かしてもよいし、コイルを動かしてもよい。通常は＿＿＿＿＿を 動かして（＿＿＿＿させて）発電している。 どちらでも発電 OK コイルを動かす 磁石を動かす 発電機から生み出される交流電圧の大きさは次のように説明できる。 発電機のコイルの回転（ ） 7 コイルを貫く磁力線の数 0 -7 生み出される電圧 ＜まとめ＞ 磁石の＿＿極から＿＿極に向けて磁石の世界が伸びている（＿＿＿＿＿＿という） 。 コイルを貫く磁力線の＿＿＿＿の大きさと、生み出される電圧の大きさが対応して （図の傾きの大きさ） いる。 問 10 図のように交流発電機を抵抗に接続し，矢印の向きにコイルを回転させた。 図の瞬間，電流が A → B → C → D の向きに流れたとする。この状態から 90° だけコイルが回転した瞬間に，電流が流れる向きを答えよ。 【変圧】発電機で生み出された電気は＿＿＿＿＿＿で高い電圧に変えて から電線の中を伝わっていく（理由は次の【送電】で） 変圧器の動作は簡単である。コイルの巻き数の比が電圧の比となる。 変圧器 よく電柱についている 鉄芯 １次コイル 装置が変圧器 V2 V1 ＜変圧器の動き＞ ２次コイル （ 問 11 １次コイル：N1 回巻 ２次コイル：N2 回巻 変圧器を使って周波数が 50Hz の交流電圧 100V を 25V にしたい。 （1）二次コイルの巻数は，一次コイルの巻数の何倍にすればよいか。 （2） （1）のとき，二次コイルの交流電圧の周波数は何 Hz か。 【送電】電気が電線の中を伝わるとき、多少なりロスが生じる。このロスを極力減らすにはどうした らよいのだろうか。家で 1000W のトースターを使う場合を想定して考えてみよう。 ①→③の順にわかるはず！ 例１：200V の電圧で電気が送られてくる場合 V=IR より Ｉ 発電所 Ａ ②電圧＿＿＿ V 送電線の抵抗 R=10 Ω ①電流Ｉ Ａ P=IV より （どこでも同じ） P=1000W Ａ Ｉ 電圧 V=200V で使う場合 ③送電線の消費電力（要するに無駄なロス）＝ 例２：100V の電圧で電気が送られてくる場合 V=IR より Ｉ 発電所 ②電圧＿＿＿ V Ａ 送電線の抵抗 R=10 Ω ①電流Ｉ Ａ P=IV より （どこでも同じ） P=1000W Ａ Ｉ 電圧 V=100V で使う場合 ③送電線の消費電力（要するに無駄なロス）＝ ＜まとめ＞ 発電所から家庭に電気を送る場合、電圧が＿＿＿い方が送電線でのロスが少ない。 問 12 下図の回路を用いて送電する。送電線の全抵抗を 5 Ω とし，送電電力がともに 1000W の次の 2 つの場合 に送電線で失われる電力を求めよ。 （1）電流 Ie ＝ 1A，電圧 Ve ＝ 1000V のとき （2）電流 Ie ＝ 10A，電圧 Ve ＝ 100V のとき Ｉ 発 電 所 1Ａ 電圧＿＿＿ V 送電線の抵抗 Ｉ 5Ω 1Ａ 電圧 1000V 1000W Ｉ 1Ａ 送電線の消費電力（要するに無駄なロス）＝ Ｉ 発 電 所 10 Ａ 電圧＿＿＿ V 送電線の抵抗 5Ω Ｉ 10Ａ 電圧 100V 1000W Ｉ 10Ａ 送電線の消費電力（要するに無駄なロス）＝
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