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、

  VR = 3 x I1 = 6(3 - j4)/5, VL = j4 x I1 = 8(4 + j3)/5
  VR' = 1 x I2 = 5(1 + j1), VC = -j1 x I2 = 5(1 - j1)

となります。
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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。

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これで、どうでしょうか。

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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。

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つまりは、質問者さんが思われるように、電圧を上げるには大量の電荷(大量の電流)が流れ込むってことになります。
一般的には、電源部にも内部抵抗があり、導線部分にも抵抗があるわけですが、それらがゼロと見なせるような装置を用意したならば、その大電流を供給することも可能となり、電流は電圧より位相が90度進むと思います。

でも、現実問題としては、電源の内部抵抗や導線の抵抗により、R分が入ってしまうから、No.2さんの回答にあるように、90度以下になると思いますし、RとCの比率によっては、90度よりずっと小さな値になる可能性もあると思います。(電圧が高く、電源回路にヒューズが入っていたら、ヒューズは飛んじゃうかもしれない)

ちなみに、1000Fなんてコンデンサは見たことないですね。1Fのコンデンサーなら市販されています。
そして、1F=1,000,000μFです。1000μFでも、電子回路では、大容量コンデンサとみなされます。

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