電流はベクトルですか？

質問

交流電流を勉強するときには、ベクトル図や複素数を使ってやるとわかりやすいと言われますが、そもそも交流電流は大きさと方向を持ったベクトルなのでしょうか？
たしかに交流は大きさも向きも瞬間ごとに変化しますが、同じ電線上を反対方向に行ったり来たりするだけで、任意の方向を考えることはできません。
電流がベクトルなら、同じ数直線上を反対方向に行ったり来たりする温度変化もベクトルと呼べるでしょうか？
ちょっと頭が混乱していますので、ベクトルの定義がいまいちよく呑み込めません。
どなたかよろしくご教授ください。

回答No.8

tetsumyi · ベストアンサー

方向を持ったベクトルではありません。
通常は電流値が時間でsinの値となりますからベクトル図や複素数を使ってやるとわかりやすいと言うだけです。
交流発電機がＮＳの磁極の中でコイルが回転することから電圧、電流がsinカーブとなることと関連付けて考える習慣があります。

お礼

早速に回答いただき、有難うございます。
あなたの回答でなんだかすっきりした気分です。
私は電験3種も持っていて、長年電気を勉強してきましたが、交流電流はベクトルだと思い込んできました。でもなぜか、実際に空間に存在する力の合成などと違って、電流のベクトルを合成するというのは性質が違っているような気がしてきたので、この質問をさせて頂いたわけです。
力の合成は、それぞれの力がどの方向を向いていようとも合成できるわけですが、交流電流の合成というのは、同じ電線上を流れているがそれぞれ時間的に変化している二つのものを一つのものと考えたらどんなものになるかを見るために便宜的にベクトルを使っているのではないかと考えるようになりました。
空間内で電子が移動しているようなときには、それに磁界をかけると進路が変化するので、電子の軌跡とは反対方向に、ベクトルとして扱ってもよいような電流が流れるわけですが、私が考えている交流電流は電線上を流れる定常電流です。
回転する発電機から出てくるのが周期的に変化する正弦波の形をした電流なので、ベクトルや複素数で表現すると扱いやすいということですね。
納得いたしました。

回答No.7

BASKETMM

今度はどうでしょう。

お礼

何度も送っていただき、有難うございます。
交流電流をベクトルとした場合、流れる方向がベクトルの方向ではないとすると、いったいどれが方向なのでしょうか？
川の流れをベクトルとみた場合、その流れている方向がベクトルの方向であるのと同じではないのでしょうか。
送っていただいた図は、交流を勉強すると必ず出てくるものですが、この赤い矢印が交流電流の向きということでしょうか？そうだとすると、この矢印は3次元空間のどの方向を向いているのでしょうか？

回答No.6

BASKETMM

前回の回答に図をうまく添付できませんでした。
もう一度試みます。

回答No.5

BASKETMM

交流のベクトル表示をいう場合、ベクトルの方向とは、電流の流れる方向ではありません。
いかにおおよその話を書きます。

添付の図を見て下さい。細かいところは無視しましょう。赤い矢印が左回りにぐるぐる回るとします。先端が上下します。その様子が右側のグラフです。
言い換えると、グラフを画く代わりに、赤い矢印を画いてもよいのです。
矢印の長さが電圧です。回る速さが周波数に関係します。
青い矢印は遅れてきた交流です。
矢印すなわち、ベクトルですね。

お礼

早速の回答を頂き、有難うございます。

回答No.4

sirasak

交流ではコイルに電圧をかけると電流の位相が遅れて電源の力率が悪化する場合には進相コンデンサーを付けて位相を進ませて干渉することで電圧と電流が同じ位相になるようにします。
交流では電圧が実数に対して、電流が虚数（複素数）としてベクトルで計算すると便利です。
温度変化は実数なので無関係と思います。
これらが参考になると思います。
https://hegtel.com/fukusosu-keisan.html
https://www.jeea.or.jp/course/contents/01152/

お礼

早速に回答を頂き、有難うございます。

回答No.3

edogawaai

個人的には
複数の、異なったスカラー要素を持った単位を　ベクトルと思います
交流電流も立派な　ベクトルと理解して居ます

スカラー要素は、単純に　四則演算が出来ます
たとえば、卵一つと人間一人では　合計　二つ　と数えますが
本来、卵と人間で　合計出来るか　と疑問が有りますね
これは、古代のギリシャでも議論された事です

スカラー計算は、唯の数と考えて　合計を認めていますが
卵と人間を、異なった要素として　認めるなら
ベクトルの計算に成ります

交流電流は、大きさと　向きが有りますので
大きさと、向きは　足し算出来ませんね

お礼

早速の回答有難うございます。

回答No.2

aokii

交流電流は大きさと方向を持ったベクトルです。同じ数直線上を反対方向に行ったり来たりする温度変化もある意味ベクトルと呼べます。ベクトルは方向がある量ですので、質量（スカラー）のように単純加算ができません。

お礼

早速のご回答有難うございます。

回答No.1

OKWavex

ベクトル図や複素数を使うことと、交流電流そのものがベクトルかどうかは無関係です
たんに要素で分けてベクトル図や複素数であらわすというだけです

お礼

早速のご回答有難うございます。