交流電源とコンデンサー、コイル

質問

交流電源にコンデンサーをつなげると電流がπ/２進み、コイルをつなげると電流がπ/２遅れますが
これはなぜπ/２なのでしょうか
数式で導きだすことは簡単なのですが、言葉で、イメージで説明しろと言われたら
まったくわからないのです
進んだり遅れたりする理由と、π/２になる理由を教えてください

回答No.3

bandit

コンデンサーもコイルも電圧をかけて､電流を流すと・・・、直流なら､なーんてことないけど､周波数を持つような電圧に電極をころころかえられたら、電気流すのもついていかない。これじゃだめですかね？。小学生のとき、プールの中を輪を作って歩いて､笛を鳴らされたら､逆向きに回り始める。こんなことってしてませんでした？。別に､グランドのトラックでも良いけど・・・。で、突然方向変えられると､プールの中だったら､水が抵抗になって歩きにくいじゃないですか！？。そんな感じで捉えてますけどねぇ。

で、電流と電圧って基本的に次元が違うじゃないですか？。だから、それを無理やり同じＳＩＮならＳＩＮに合わしてみたら､角度にずれがあった。で、計算上この角度のずれを利用できるから利用しよう！ってなったんじゃないんですかねぇ？。
角度ωに対して､電圧Ｖ、電流Ｉの二つの値がある。平面のグラフにかけない､三次元のグラフに書くようなものなので､次元を同じく見てしまうと､なんとなく理解しにくいですよね。うーん。アドバイスにもなってないかも（＾＾；

回答No.2

rockey

この問題を数式で導き出すのが、簡単に出来る人に対してのそれ以上の回答はありません
正弦波とＬ、Ｃの動作原理を知った上で、この世の中の沢山ある色々な現象に例えると　仮定したらどうでしょうか？例えば正弦波は打ち寄せる波ですよね、Ｌは曲がりくねった
水路、Ｃはその波を１呑みするような容量の深み、だとしたらどうでしょう。
宇宙の森羅万象この様な原理原則の上に立脚しています。「オームの法則」然りですね
寧ろ、数式で導き出すことの方が難しい。その事のために世界中が血の汗を流し、男と
女が悶えている。又次の機会にね・・・。

回答No.1

pen2san

イメージでお答えします。

電流と電圧の関係と言うと難しく聞こえますが、これらは物理現象ですから、他の物理現象を想像すると分かり易いと思います。但し、話を簡単にするため外海の海水の水位は考えないことにします。
例えば外海と狭い海峡で結ばれた湾の海水の量を考えてみましょう。電流を海峡を流れる海水の流れの強さ、電圧を湾の水位と考えます。例えば干潮時の海水面をーVとします。この時は海峡の流れは停止（０）しています。次に満ち潮になり、海水面が干潮水位と満潮水位のちょうど中間の時（電圧０と考えます）に海峡の海水の流れ（I)が最大となり、更に満潮なれば海水面は最高（V)となりますがその際の海水の流れはゼロ（０）となります。満潮時刻が過ぎますと今度は逆の海水の流れが発生し、先ほどの中間水位に達した時水流は最大（－I)となります。

実際の海水面の推移はほぼ正弦(sin)に近い曲線を描き、その時の海流は余弦（つまりcos)に近い曲線を描きます。

余談ですが、その時の湾内の水量を電荷、湾の大きさが静電容量となります。

別なイメージでは、おもりをつけた振り子の水平の位置を電圧、振り子のスピードを電流と考えますと、振り子が両端の位置にある時は振り子のスピードがゼロ、振り子が真中にある時の振り子のスピードが最大（I)となる事は想像できると思います。

電気を電気と考えるから丸暗記する必要がありますが（目に見えない為）、他の物理現象として捕らえれば想像しやすいと思います。これら、海水、振り子、電気どれも異なる物理現象ですが、数学上では全て同一の数式で表現できます。

イメージわきましたか？？？

補足

なるほど、言われてみるとこれならπ/２のイメージが簡単にわきました
しかし、これでは、普通の抵抗にかけたときとコイルにかけたとき、コンデンサーにかけたときで区別できないのでは？
特にコンデンサーは電荷が極板の間を流れているわけではないのでどうも納得いかないというか、イメージできないというか