コンデンサに交流の電流を流すと、電圧vの位相に対して電流iの位相が90度がずれるようですがこれはなぜ90度なんでしょうか?

A 回答 (2件)

私が以前回答したものですが、似たような質問がありましたのでそちらを


見てみてください。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=89689
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この回答へのお礼

わかりやすい説明どうもありがとうございました。
おかげでレポート書けそうです。

お礼日時:2001/07/01 22:09

コンデンサーは大きなタンクと思って下さい。

タンクの中は薄いゴム膜で仕切ってあります。外からタンクに水圧をかけると、水は勢いよく流れ込みますが、次第に膜の反発力が大きくなって水の流入は止まります。そのうち交流の電圧が逆転し、水は反対方向に流れます。
ここで振り返ってみると水の流れが一番激しいのは水圧ゼロの最初、水の流れが一番緩いのは水圧が逆転する瞬間、つまり、水圧最大の時点です。絵を描けば90度の差がはっきりします。

この回答への補足

>タンクの中は薄いゴム膜で仕切ってあります。外からタンクに水圧をかけると、水は勢いよく流れ込みますが、次第に膜の反発力が大きくなって水の流入は止まります。
とありますが、どのように膜で仕切っているのでしょうか。
あと、外から水圧をかけるということは、水の中に入れる、というような感じでしょうか。

補足日時:2001/07/02 16:14
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No. 2 です。 
2/12 の並列回路の図の数値がはっきりしませんが、一応、コイルの側の枝について3Ωの抵抗と4Ωのコイル、コンデンサ側の枝について1Ωの抵抗と1Ωのコンデンサとしておきます(コンデンサが√3Ωのようにみえるが、回路の右のベクトル図から見ると、1Ωのように見える)。惜しいところで、計算を間違えているようです。
ということで、計算してみると次のようになります。

この回路について、I1, I2 を求めると、

  I1 = 10/(3 + j4) = 2(3 - j4)/5
  I2 = 10/(1 -j1) = 5(1 + j1) (普通は、j1 とは書かないと思いますがここでは、jの係数をはっきりさせる意味で書いておきます。)
  I = I1 + I2 (計算してください。)
となります。この電流をもとに、各素子の電圧を求めると、

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  VR' = 1 x I2 = 5(1 + j1), VC = -j1 x I2 = 5(1 - j1)

となります。
あなたの疑問を解決するためには、少し回り道ですが、これらの値でいくつかのベクトル図を描いてみてください。

まず、I1 を複素平面に描く。それから、VR, VL を同じ複素平面に描く。すると、I1 と VR とが同じ向きになっていることが分かると思います。VL は、VR(I1) から、+90度回った方向に描かれていることもわかると思います。そして、2つの電圧を合成した結果は、10 + j0 となっているでしょう。
同じことを、I2, VR', VC でもします。すると、VC は、VR'(I2) から、- 90度回った方向に描かれていることが分かると思います。

今描いたベクトル図を、電流基準で見直します。ということは、ベクトル図の電流方向に実軸を合わせて、ベクトル図を見るということです。すると、電流、電圧の関係は同じでも、なんとなく見え方が違っていることが分かると思います。

これで、どうでしょうか。

並列回路の場合、各枝の電流が違っていますから、そのうちのどれかを基準にして、ベクトル図を描くのは良い方法ではないことが分かります。各枝の電圧は同じですから、それを基準にベクトル図を考えるのが良いということも分かると思います(ただし、慣れていないうちは、混乱するから、ベクトル図を描くときには、電流を基準にして描くことにしておいた方が安全だと思います)。

No. 2 です。 
2/12 の並列回路の図の数値がはっきりしませんが、一応、コイルの側の枝について3Ωの抵抗と4Ωのコイル、コンデンサ側の枝について1Ωの抵抗と1Ωのコンデンサとしておきます(コンデンサが√3Ωのようにみえるが、回路の右のベクトル図から見ると、1Ωのように見える)。惜しいところで、計算を間違えているようです。
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でも、その差は数値で示すと限りなくゼロに近いので、計算する時は、起電力=逆起電力としていいのです。従って、計算上の法則、つまり数式はあくまでも具体的な数値を求めるための式であって、現象の真実を完全には説明はしつくせない場合があるということを知っておくことは重要です。

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