交流電圧に対するコイルとコンデンサの電流は位相が90度ずれると勉強したので、本当かどうか実験してみま

交流電圧に対するコイルとコンデンサの電流は位相が90度ずれると勉強したので、本当かどうか実験してみました。

結果はコンデンサは大体90度ずれてましたがコイルは180度くらいずれてました。

どうして180度もズレたのかわかりません。
理由がわかる方いたら解説よろしくお願いします

質問者からの補足コメント

• コイルの時の配線です

  
    補足日時：2019/03/26 00:45

• 手書きの回路のVがオシロで測った位置です
  トランスで降圧した位置と可変抵抗器の両サイドの電圧を測って電流の波形を測ろうとしました

    補足日時：2019/03/26 07:12

• m-jiroさんありがとうございます
  実験して不思議な事があったので二つほど追加質問よろしいでしょうか？
  コイルの電流が90度ずれるのは理想的な環境だという事がわかりました
  
  一つ目はコイルのインダクタンスと抵抗のバランスで電流の位相は0〜90度ズレるか決まるのでしょうか？
  
  二つ目はコイルを電圧を測ってる時なんですが、可変抵抗器で抵抗値を変化（増やしたのか減らしたのかが覚えてません‥）させると、電流波形の振幅がどんどん小さくなってきて、振幅がなくなりさらに変化させると、振幅が反転して位相が180度変わって電圧の位相と一致しました
  
  自分の予想としましては抵抗値が変わると波形が横にスライドすると思ってたので予想外だったのですが、RL回路で抵抗の値で電流の方向は反転するものなのでしょうか？
  
  わかりづらい文章で申し訳ありません

    補足日時：2019/03/26 07:52

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2019/03/26 00:51

回路図の上でどこの電圧とどこの電流を測ったのかを知りたいな.

No.2 回答者： m-jiro 回答日時： 2019/03/26 01:35

周波数は50Hzか60Hzですね。

ならばコイルのインダクタンスが小さすぎます。
そしてオシロの極性が逆になっていませんか？
つまり位相はほとんど変化していないものを逆位相で観測しているように思えます。
コイルならインダクタンスがどんな値でも90ﾟずれるわけではないです。巻線が持つ抵抗が関係するのでインダクタンスが小さすぎると(抵抗要素が相対的に大きくなって)位相のずれは少なくなります。
コンデンサでは抵抗成分が少ないので位相のずれは正しく出ます。

No.3 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2019/03/26 10:06

>　一つ目はコイルのインダクタンスと抵抗のバランスで電流の位相は0〜90度ズレるか決まるのでしょうか？

この回路図の接続であればそのようになります。
その位相角は　arctan( 2πfL／R )　で計算できます。arctanは三角関数tanの逆関数、πは円周率(3.14･･)、fは交流電源の周波数[Hz]、Lはコイルのインダクタンス[H]、Rは可変抵抗器の抵抗値[Ω] です。
可変抵抗Rが大きいと位相のズレは小さくなり(最小は0°)、Rが小さいとズレは大きくなります(最大は90°)。
ここでの注意点はコイルには巻線の抵抗が無視できないことです(上の式には入っていません)。


>　可変抵抗器で抵抗値を変化（増やしたのか減らしたのかが覚えてません‥）させると、電流波形の振幅がどんどん小さくなってきて、振幅がなくなり

電流を可変抵抗に生じた電圧として測定していますね。可変抵抗の値が小さくなると、電流に変化がなくても発生する電圧は小さくなります。可変抵抗がゼロになると生じる電圧もゼロになるのでオシロの振幅はなくなります。


>　さらに変化させると、振幅が反転して位相が180度変わって電圧の位相と一致しました

可変抵抗がゼロになると大電流が流れます。可変抵抗はその電流に耐えられず破壊したと思われます。断線しているのでないですか？
しかし断線しても位相が180°変わるはずはないですね。振幅は大きくなりますが。オシロの接続は間違いないですか？


>　自分の予想としましては抵抗値が変わると波形が横にスライドすると思ってたので

可変抵抗を回すとそのようになります。
回路はコイルと可変抵抗を直列にしているので可変抵抗を変化させるとコイルに流れる電流も変化します。
電流を可変抵抗に生じる電圧として測定しているので可変抵抗を変化させると観測される電圧も変わります。
つまりこの回路図でしたら可変抵抗を回すとオシロの振幅も位相(横方向のズレ)も変化します。


>　RL回路で抵抗の値で電流の方向は反転するものなのでしょうか？

理論的には反転することはないです。この現象は不思議ですね。
オシロがノイズを拾っているのかもしれません。接続を確認してください。

この回答へのお礼

細かい説明ありがとうございました
コイルの理解がだいぶ進みました

これからももっと勉強します

お礼日時：2019/03/26 20:07