Lの消費電力について

Rの消費電力は
　p=vi
である。

同様にLに
　v=Esinwt
の電圧を印加すると
　i=(E/wL)(1-coswt)
の電流が流れる(i=-(E/wL)coswt としてもよいが、本質と無関
係なので)。

したがって、Lで消費される電力は
　p=vi=(E²/wL)(1-coswt)sinwt
となり、平均は0となるから、消費電力は無い。

しかし、p>0のときは、消費電力があり、それは戻らないから
消費電力が0というのは可笑しい。

この詭弁の誤り、つまり、Lの消費電力が0となる真の理由を説
明してください。

質問者からの補足コメント

• 

  細かいことですが、何故って考えると、物理現象が明確化され、何故、キルヒホ
  ッフの電圧則の証明を、みんなが忌避するかが理解できます。

    補足日時：2024/01/02 08:47

No.9 ベストアンサー 回答者： eatern27 回答日時： 2024/01/03 00:10

I,Vの物理的意味から出てくるのは、「電荷たちが電場から単位時間にされる仕事=電荷たちの位置エネルギーの変化率」という解釈でしょう。

「消費電力」については詳細は文脈次第の部分はあるとは思いますが、「消費/consumption」の部分は概ね「回路内からなくなった(=回路の外に移動した)」の意味で使われているかと思います。

前者の話ではエネルギーの移動先について何も言っていないのに対し、後者では移動先がどこか(内か外か)という話が不可避なのでI,Vの物理的意味のみからIVが「消費電力」であるという解釈はおそらく出て来ないだろうと思います。

文脈(特にどの範囲を「回路内」とするか)によっては、IVと消費電力が等しい(電荷がされた仕事の分だけ回路の外へエネルギーが移動する)という事が言える程度。

もちろん「消費」という日本語の意味を定義に反映しなければいけない決まりなんてなんてないので、そんな話は無視して無視して、抵抗のみの時はIVが消費電力だったのだから、どんな場合にもIVを「消費電力」と呼ぶというスタンスも禁止はされませんが。(個人的には、それなら単に「電力」でいいと思ってしまいますけど)

この回答へのお礼

その通りと思います。

補足するとivは電源が外部に成した仕事です。つまり、R,Lに
成した仕事です。消費電力というのが間違いです。

すると R,Lでは
　dU=δW+δQ
により、Rでは dU=0 であり、
　δW=-δQ
つまり、ivは発熱・消費電力になる。

Lの場合は δQ=0 なので
　dU=δW
つまり、内部エネルギーとなる。

お礼日時：2024/01/03 08:29

No.8 回答者： himagene 回答日時： 2024/01/02 15:44

>Rは消費で、Lではそうではないか?

エネルギーの形態の変化率という点では同じです。
交流周波数程度ではRでは熱になり電気回路に回収できないので消費と解釈しているだけでしょう。

この回答へのお礼

皆さんの話を見ているとIVはRの時、消費電力で、Lの
ときは内部エネネギーの増減と考えてもよいような気
がしてきました。

ただ、一般には下記のように消費電力と理解されてい
るような気がしたものですから。
https://kokolainen.com/ac-consumption/

お礼日時：2024/01/02 17:53

No.7 回答者： eatern27 回答日時： 2024/01/02 15:42

どんな回答だと回答になるのか不明瞭ですが、

IVの値を、消費電力と解釈するかどうかを分けているのが何なのかという話でいいのなら、
ジュール熱(を始めとする負荷)は不可逆であるのに対し、
インダクタンス(磁気エネルギー)は可逆である事

という事に尽きますかね。

不可逆に回路の外にエネルギーが移動して元に戻らないからこそ、「消費」という言葉が使われます。

この回答へのお礼

そうですね。IVが何を意味するかです。
https://kokolainen.com/ac-consumption/

のように、多くは消費電力としています。大昔私もそう
習ったように思います。

繰り返すとIVは消費電力では無いなら、何かを証明・説
明する問題です。

お礼日時：2024/01/02 17:47

No.6 回答者： himagene 回答日時： 2024/01/02 12:02

＞Lで消費される電力

この解釈がおかしい。p=viをLに適用したら、それはLが持つ磁気エネルギーの変化率です。

この回答へのお礼

その通りと思います。

だから、何故にそうなるか、です。Rは消費で、Lではそうではないか?

お礼日時：2024/01/02 12:48

No.5 回答者： himagene 回答日時： 2024/01/02 11:10

Rでの消費電力では時間平均をとっているのに、何故Lでの議論では瞬時値を持ち出すのか？

この回答へのお礼

Rで時間平均の話はしていないが、常にp≧0なので。
pが消費電力なら、瞬時の積み重ねですね。

お礼日時：2024/01/02 12:46

No.4 回答者： 半可通 回答日時： 2024/01/02 11:09

>　しかし、p>0のときは、消費電力があり、それは戻らないから

ここで言う P>0 の式はご呈示の
　　p=vi=(E²/wL)(1-coswt)sinwt　を指していますね。
この P=･･･ の式はある時刻 t における値、つまり瞬時値です。因って t の値によって正になったり負になったりします。正確に書くなら p(t) と、t の関数であることを明確にすべきでしょう。それを直流電気の場合と同じような表現にするから誤解を生じているのではないでしょうか。
p(t) が正になった時を「消費している」とするのであれば、負になった時は「発電している」せねば片手落ちということになりますね。両方合わせて考えないと（つまり sinwt の１周期について積分しないと）コイルやコンデンサの電力は論じられないと思いますが。

この回答へのお礼

>負になった時は「発電している」せねば片手落ちということになりますね。<
●発電は、ちょっと違和感があります。

>両方合わせて考えないと（つまり sinwt の１周期について積分しないと）コイルやコンデンサの電力は論じられない<
●両方合わせた結果と瞬時の考えたと矛盾するという疑問ですが、
そう論じられない理屈を言わないと、お話だけになります。

お礼日時：2024/01/02 12:43

No.3 回答者： isoworld 回答日時： 2024/01/02 09:30

それはコンデンサーには電気エネルギーが蓄えられるだけで、消費しないのと同じ理屈です。

P=…という数式だけでは説明できません。電気・電子／物理の知識が必要です。

この回答へのお礼

そうなんですよね。　　ただ、その理由なんですが・・・

お礼日時：2024/01/02 09:42

No.2 回答者： isoworld 回答日時： 2024/01/02 08:15

「p>0のときは、消費電力があり、それは戻らない」というのが誤りです。

Ｌの中には電気エネルギーが蓄えられるだけで、消費はしません。

この回答へのお礼

それは結論からの議論ですが、Rではviは消費なのに、Lでは
なぜ、消費ではないかという問題です。

つまり、消費されないということは分かり切ったことなので
すが、何故ってことです。

お礼日時：2024/01/02 08:42

No.1 回答者： Tacosan 回答日時： 2024/01/02 01:49

エネルギーは消滅することなくただ流転するのみ.

ではここでいう「消費電力」とやらは, いったいどうなるのだろうね.

この回答へのお礼

>「消費電力」とやらは, いったいどうなるのだろうね.<
●鋭いです。さっすがです。(^_^)V

お礼日時：2024/01/02 09:11