交流電流：定義、特性、および応用

交流電とは何か

交流電（AC）は、方向と大きさが周期的に変化する電流です。交流電は、直流（DC）とは異なり、一方向にしか流れません。一方、交流電は長距離でエネルギー損失を抑えて送電できます。また、家庭の電化製品やデバイスがコンセントに接続されたときに使用される電気エネルギーの形式でもあります。

交流波形の形状は、ソースと負荷によって異なる場合があります。最も一般的な波形は正弦波で、滑らかで対称的な形状をしています。他の波形には、方形波、三角波、ノコギリ波があり、それぞれ異なる特性と用途があります。

交流電をどのように測定するか

交流電を測定する方法の一つは、その有効値（RMS値）を使用することです。RMS値は、同じ量の熱を発生させる直流値に相当します。抵抗器内で。RMS値は、交流波形の瞬時値を二乗し、一周期の平均を取り、その後平方根を取ることで計算できます。

正弦波の交流波形のRMS値は、ピーク値を2の平方根で割ったものに等しいです：

方形波の交流波形のRMS値は、ピーク値に等しいです：

三角波の交流波形のRMS値は、ピーク値を3の平方根で割ったものに等しいです：

ノコギリ波の交流波形のRMS値は、ピーク値を6の平方根で割ったものに等しいです：

交流電を測定するもう一つの方法は、その周波数を使用することです。交流波形の周波数は、1秒間に発生する周期または周期数です。周波数の単位はヘルツ（Hz）で、これは秒あたりの周期数を意味します。たとえば、60 Hzの交流波形は1秒間に60周期を完了します。

交流波形の周波数は、その周期に関連しています。周期は、1サイクルを完了するのにかかる時間です。周期は、1秒を周波数で割ることで計算できます：

周波数は、1秒を周期で割ることで計算できます：

なぜ交流電が使用されるのか

交流電は、電力の送電と配電において直流よりも多くの利点があります。これらの利点のいくつかは以下の通りです：

• 発電の容易さ: 交流電は、コイルを磁場内または磁石をコイル周りで回転させることで簡単に生成できます。これには、直流発電に必要な整流子や整流器は必要ありません。

• 電圧 変換: 交流電は、トランスフォーマーを使用して簡単に昇圧または降圧することができます。トランスフォーマーは、電磁誘導を利用して交流回路の電圧と電流レベルを変更する装置です。これにより、高電圧低電流で送電でき、配線の抵抗によるパワーロスを減らすことができます。また、異なるアプリケーションやデバイスに合わせて異なる電圧と電流で供給することもできます。

• 電力係数 補正: 交流電は、その電力係数を改善することができます。電力係数は、交流回路が電力を効率的に使用している程度を示す指標です。電力係数は、実効電力（有用な仕事をする電力）と視在電力（電圧と電流の積）の比として定義されます。低い電力係数は、一部の電力が反応電力（電源と負荷間で振動する電力）として無駄になることを意味します。反応電力は、交流回路での電圧の揺らぎ、過熱、および損失の増加を引き起こす可能性があります。キャパシターやインダクターを交流回路に追加することで、反応電力の一部を相殺し、電力係数を改善することができます。

• 情報伝送: 交流電は、その振幅、周波数、または位相を変調することで音声や画像などの情報を伝送するために使用できます。これがラジオ、テレビ、携帯電話信号が電線や空中を通じて伝送される方法です。

交流電の応用例は何ですか