交流が正弦波になるわけ

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交流が正弦波になるわけ

前に電気を勉強した時には理論をそのまま覚えただけで、「どうしてそうなるのか」、ということをあまり深く考えませんでした。

コイルが起電力を発生する時に正弦波になる理由

 

なぜ交流が正弦波になるのか。というような素朴な疑問がわいてきました。交流が正弦波になるのは、当たり前と思って疑問を待たなかったが、改めてどうしてかと考えてみました。

 

図1を見ると分かるように、円運動をする時のY軸のX軸からの位置をbとして、グラフ化すると正弦波になることが分かります。

 

コイルが磁界を切る時の方向

 

コイルの位置が水平の時は、磁界を垂直に切る部分がありません。コイルに起電力が発生するためにはコイルが磁界を垂直に切らなければなりません。辺cは円周に対して常に直角に動きます。

 

X-YのコイルがX'-Y'まで角度θ動いた場合、コイルが磁界を垂直に切る部分は辺bになります。

図2でコイルが水平から磁石のN極に近づいて行く時、N極からの磁界が強くなっていきます。発生する起電力はだんだんと強くなります。そして、N極まで来た時が最大になります。

 

N極から遠ざかる時起電力は弱くなっていき、水平になった時がゼロになります。そして、これを繰り返します。起電力は磁界を垂直に切る時に発生するので、コイルが磁界を垂直に切るのは赤の矢印のbの部分になリます。

 

この部分はb=sinθとなります。

 

コイルが回転する時に、コイルが垂直に磁界をきる時だけ起電力ができます。これはサインの値に比例しますので、これが交流が正弦波になる理由です。

 

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