遅れ・進み 何故？

質問

誘導性リアクタンスがあると電流は９０度遅れ
容量性リアクタンスがあると電流は９０度進み
これは何故ですか？

回答No.4

shino0413

ここまでの回答を読むと「何で微分とか積分なんだ」となるかなー、と思って簡単に回答します。

遅れ・進みの違いがでるのはコイルとコンデンサのエネルギーの蓄え方の違いによります。
それぞれ、コイルは磁束（電流）を蓄える（要するに磁石化。この表現は妥当なのか・・・）ことで、コンデンサは電荷（電圧）を蓄える（要するに充電池）ことでエネルギーを蓄えます。この時にエネルギーが急変できない（※１）ために、コイルでは電圧より電流が遅れ、コンデンサでは電流より電圧が遅れる（＝電圧より電流が進む）現象が生じます。

※１
エネルギーには「保存則」という法則があって、急に変化することができません。これは物を持ち上げる（位置エネルギーを変化させる）場合に、高さ０ｍから１００ｍまで一瞬で移動させることが出来ないことを想像してください。短時間であっても必ず時間が掛かる（＝遅れが生じる）。

蓄えるエネルギーの違いは位置エネルギーか速度エネルギーかみたいなもんだと思って下さい。

回答No.3

foobar

＃２さん回答にあるように、
コイルでは、誘導電圧が電流の時間微分に比例します。
コンデンサでは、流れる電流が端子電圧の時間微分に比例します。
（電圧は電流の積分に比例している）
コイルやコンデンサに、正弦波電圧をかけて、正弦波電流を流すと、微分（や積分）で電流電圧のsinとcosが入れ替わり、位相が90度変わります。また、コイルとコンデンサで、電圧と電流の関係が逆になっていて、進みと遅れが変わります。

で、これを反映させて、リアクタンス（電圧と電流の位相が90度異なる成分）のうち、電流が遅れるものを誘導性、進むものを容量性、と呼んでいます。

（上記では、電流は電圧を加えたときに流れ込む向きを正にとっています。一部用途によっては、電流を流れ出す向きにとることもあって、その場合には進み遅れの表現が変わることもあります）

回答No.2

tabackin

「90度」
よく参考書をみると、電圧と電流を直角に２本線で描いてあります。
それが、紛らわしい表現かもしれません。

正弦波交流は、その名のとおり“波状”に変化していることはご存知ですね？

抵抗であれば、電圧波形に一致した、電流波形が現れます。
ご質問のそれは、電圧波形に対し、遅くなるのか、早くなるのかを現してるのです。

では、なぜ９０度なのか？

誘導電圧は、（時間に対する）電流の変化率に比例します。
電流の大きさではなく、「変化率」であることがポイントです。
数学的になり恐縮ですが、sinを微分するとcosになるでしょう？
微分するというのが、変化率を出すということ。
cosになるというのが、90度遅れることを示します。

一度、sinとcosカーブを書いてみることをお勧めします。

回答No.1

kiki_s

詳細は分かりませんが、一般論を。

誘導性リアクタンス＝コイル（Ｌ）
容量性リアクタンス＝コンデンサ（Ｃ）

コイルは直流に対しては無抵抗ですが、
交流の場合は誘導される磁束変化によって発生する逆起電力が電気抵抗として働き、電流を妨げるように作用します。
これを自己誘導作用といいます。
Ｌが大きいほど交流電流は流れにくい。
つまり電流が流れにくい。

コンデンサは蓄電機能を持つ部品で、
これに±を加えると充電され、一杯になると停止します。
つまり直流は流さない。
しかし、交流を流すと蓄放電が繰り返される影響で電流が流れます。
ただ、無抵抗というわけではなく、このとき生じる抵抗値が容量性リアクタンスです。
Ｃの値が大きいほど交流電流をよく通します。
つまり電流が流れやすい。

交流は電流が流れないと位相が出ません。
「Ｃ」と「Ｌ」で流れにくい、流れやすいで位相が変わる訳です。