電気には直流と交流があります。
直流は電気が流れる方向が、変化しないので理解しやすい。
しかし、交流は電気の大きさや方向が、変化するのでむずかしく感じます。
この記事では、交流の電気がどのように流れるか、どんな変化をするのかについて解説します。
直流電源は変化しない
プラス100Vの直流の場合
直流の電気から考えてみます。
次のような、直流100Vの電源があります。
電気製品を繋いだ回路は、次のようになります。
- 回路に掛かる電圧は、一定です
- 回路に流れる電流は、一定の方向です
- 時間が経過しても、変わりません
マイナス100Vの直流の場合
次に極性が、逆になった時を考えて見ます。
図のような、直流－100Vの電源があります。
電気製品を繋いだ回路は、次のようになります。
プラス100Vの直流電源と比べると
回路にかかる電圧が逆になるので、流れる電流の向きも逆になります。
- 回路に掛かる電圧は、一定です
- 回路に流れる電流は、一定の方向です
- 時間が経過しても、変わりません
交互に変化する電源
直流電源で電源の極性を変化させると、電流の向きが変わりました。
次のように、交互に変化する電源を考えます。
T1の時間
T1の時間の回路では、図のような電圧が掛かり右向きの電流が流れます。
T1の時間の間は、電圧と電流に変化がありません。
T2の時間
T2の時間の回路では、図のような電圧が掛かり左向きの電流が流れます。
T2の時間の間は、電圧と電流に変化がありません。
交流電源はどのように変化するのか
交流電源では、この変化が時間の経過とともに起こります。
家庭に来ている電気は、次の図形のような正弦波交流です。
日本では、50Hzと60Hzの2つの周波数が使われています。
正弦波交流は時間の経過とともに
- 電圧の大きさと向きが変化します
- 電流の大きさと向きが変化します
\(T_1\) の時間
T1の時間の回路では、図のような電圧が掛かり右向きの電流が流れます。
T1の時間の間は、プラスの範囲で電圧と電流の大きさが変化します。
T1の時間の間は、電圧と電流の向きは変わりません。
\(T_2\) の時間
T2の時間の回路では、図のような電圧が掛かり左向きの電流が流れます。
T2の時間の間は、マイナスの範囲で電圧と電流の大きさが変化します。
T2の時間の間は、電圧と電流の向きは変わりません。
交流電源のまとめ
交流電源では
- 電圧と電流の大きさが、変化します
- 電圧と電流の向きが、時間の経過とともに変化します
- 50Hzや60Hzの周波数では、1周期（山と谷）を50回や60回繰り返しています。
コンセントのホットとコールドについて
コンセントには、ホット側とコールド側があります。
ホット側とコールド側の違いは、電圧があるか無いかの違いです。
コールド側は、接地されているので電圧はゼロボルトです。
コンセントの工事が、正しく設置されていればこちらには電圧が掛かっていません。
つまり、触っても感電しないことになります。
絶対に試さないでください。
ホット側は、通常の電圧が掛かっています。
以上で「直流電源と交流電源ってなに？コンセントのホットとコールドとは？」の説明を終わります。