交流100Vと直流100Vの関係について




私たちが日常で使う電源には、直流と交流があります。

直流は時間が経過しても電圧、電流の大きさと流れる方向は同じ方向になります。

一方で、交流は時間の経過とともに、電圧、電流の大きさと流れる方向が変化します。

交流電圧の値の決め方

交流は時間とともに値が変化します。ではどのように交流の値を決めているのでしょうか。
たとえば交流の100V とはどのような値をいうかというと、直流100Vがする仕事と同じ仕事をする交流の電圧の値を100Vとします。

ヒーターに直流電圧DC100Vを加えたときに発生する熱量と同じ値になる交流電圧を求めます。
このときの交流電圧をAC100Vと決めます。

少し詳しく説明すると、図のように水を入れたビーカーにヒーターを入れます。
まず、直流100Vを単位時間加え、そのときに発生する熱量を求めます。
次に、これと同じヒータ-に交流電圧を加え、直流を加えたときと同じ熱量になる交流電圧を求め、このときの電圧をAC100Vと定めました。

交流電圧の値の種類

交流電圧には「実効値」「最大値」「平均値」の3つの値があります

実効値とは、直流の電圧と同じ仕事をする値をいいます。
最大値とは、交流の値の中の最大の値をいいます。
平均値とは、交流の値を平均したものをいいます。

実効値を\(E=100\hspace{8px}\rm [V]\)
最大値を\(E_m\hspace{8px}\rm [V]\)
平均値を\(E_{av}\hspace{8px}\rm [V]\) 
とすると次のような関係があります。

実効値\(E=\cfrac{E_m}{\sqrt2}=100V\hspace{8px}\rm [V]\)
最大値\(E_m=\sqrt{2}E=141.4V\hspace{8px}\rm [V]\)
平均値\(E_{av}=\cfrac{2}{π}E_m≒90\hspace{8px}\rm [V]\)

直流の場合

直流の場合は、実効値=最大値=平均値=100V と考える事ができます。

正弦波交流の実効値とは

2018.04.11

以上で「交流100Vと直流100Vの関係について」の説明を終わります。