交流はよくわかっていないので直流で考えます
(もし交流でもこう考えれば直流と同じように考えていいというのがあれば併せて教えてください)。

例えば、3Vの直流電源にスイッチ(On/Off)と5Ωと10Ωの抵抗が直列につながっているとします。
この時、スイッチをOnすると5Ω抵抗の両端電圧は1V、10Ω抵抗の両端電圧は2Vになると思います(勉強しました)。

これらのそれぞれの電圧はいつ確定するのでしょうか。
気持ちとしては「スイッチをOnにしても何がどうつながっているかわからないのだから、いきなり1V、2Vと決まるわけない。」と思っています。

スイッチOnした後、数秒か数ミリ秒か数マイクロ秒か後に安定した状態になるのでしょうか。

的を得ない質問で申し訳ありません、よろしくお願いします。

A 回答 (4件)

>「スイッチをOnにしても何がどうつながっているかわからないのだから、いきなり1V、2Vと決まるわけない。


これは正しい認識です。

電圧はスイッチ入れたところから、その場所の光の速さで伝わっていきます。

例えば、添付図の図1ではスイッチを入れる前はA-B間に3Vが加わっているとします。
B-b間、C-c間などの電圧はゼロです。
スイッチを入れた瞬間はB-b間は3Vになりますが、C-c間はまだゼロです。
3Vの電圧は光のスピードでC-cへ移動していきます。
C-cへ着いた時はD-d間が0VなのでLAMP1が点灯します。
その後D-dからE-eに電圧が伝わっていきLAMP2が点灯し、次にLAMP3が点灯します。
図2の場合は点灯する順番は逆になります。

ところで、前の説明には書いていないことが有ります。
スイッチを入れたときにB点に流れる電流の事です。
B-b間に3Vが加わった時にB点に流れる電流はB-b~C-c間の「特性インピーダンス」で3Vを割った値になります。
先のほうが分からなくとも、B-bの特性インピーダンスは分かるので、それに従った電圧/電流として流れていきます。
「特性インピーダンス」とは例えばTV用の同軸ケーブルが75Ωですと言う時の値です。
また、LAMP1の抵抗がゼロでなければ電圧がC-cに着いたときに移動した電圧の一部が反射されてしまいD-dへ加わる電圧は3Vとは異なった値になります。
この辺の説明をちゃんとしようとすると電気回路理論を最初から説明する必要が出てきます。
この中で説明するのは無理です。
「電圧はいつ確定する(決まる)のでしょうか」の回答画像2
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この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ございません。

丁寧な説明、ありがとうございます。
ランプが順番についていく、というのは「はっ」とさせられました。
なるほど、そうかんがえればいいのですね。

ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/24 06:22

>気持ちとしては「スイッチをOnにしても何がどうつながっているかわからないのだから、いきなり1V、2Vと決まるわけない。

」と思っています。

ここの辺りは、電気を勉強した事のある人でもよく勘違いをしている部分です。
公式では、
 V=I・R
と表現するので、電流が抵抗に流れた時、電圧が決まるような錯覚を起こしますが、そうではありません。
実際の現象を表すと、
 I=V/R
という風になります。
つまり、定格電圧をある抵抗にかけた時、電流値が決まるという考え方になります。
その為、電圧が定格値になるまでの時間は、かからないというのが一般的に正しいと思います。

ただ、インピーダンスの性質により、電流が定格値になるまでは時間がかかる事があります。
 τ=R/L
 τ=C・R
という公式のものです。
τ(タウ)は時定数と呼ばれ、S(秒)で表されます。
一般的には、この公式により定格電流になるまでの時間を算出することができるとされています。
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この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ございません。

電流のことも考えなければいけませんでしたね。

ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/24 06:27

このようなことを 過渡状態 と言います


(5Ω抵抗の両端電圧は1V、10Ω抵抗の両端電圧は2Vになる状態を定常状態と言います)

定常状態になるまでの時間は、電源・回路・負荷のインピーダンスに依存します
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この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ございません。

回路構成によって、一定になるまでの時間は変化するのですね。

ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/24 06:24

ほぼ光のスピード(30万km/時間)で安定した状態になります。

交流も同じです。ただし交流は瞬時電圧が常に変化しています。
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この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ございません。

なるほど、そうかんがえればいいのですね。

ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/24 06:17

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f:周波数[Hz]

E[V]:実効値(=AC100V)
としますと
Em[V]=√2×E
の関係もあります。

e=√2×E×sin(ωt)
e=√2×100[V]×sin(ωt)

と表すことができます。

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ω=2×π×f
の関係がありますので

e=√2×100[V]×sin(2×π×f×t)

となります。

fは50Hzまたは60Hzの定数で、tが刻々と変化する変数となります。
即ち、交流電圧は時間の経過と共に電圧の大きさが変化します。
変化の度合いはサイン波となります。
サインウェーブのグラフ線が[式:e]の値となります。

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Vm:最大値
V :実行値
VAbe:平均値

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100√2:VAbe=√2:(2√2)/π
VAbe=約90(V)

と計算できるのですが、実行値については


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100√2:√2=V:1

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