電験3種の交流回路問題において、電圧と電流の位相差を理解することは非常に重要です。特に、コイル回路では電流が電圧に対して90度遅れる特性があります。以下に、具体的な問題を通じてこの概念を解説します。
問題設定
正弦波交流電圧がV = 500sin(1000t)ボルトで与えられたとき、回路に流れる電流がI = -50cos(1000t)アンペアであった場合、電圧を基準とすると電流の位相は何度遅れているのでしょうか。
位相差の計算方法
まず、電圧と電流の式を比較します。電圧はV = 500sin(1000t)、電流はI = -50cos(1000t)です。cos関数はsin関数より90度進んでいるため、-50cos(1000t)は50sin(1000t – 90°)と表すことができます。これにより、電圧V = 500sin(1000t)と電流I = 50sin(1000t – 90°)の間に90度の位相差があることがわかります。
コイル回路における位相差の理由
コイル（インダクタ）回路では、電流が電圧に対して90度遅れる特性があります。これは、コイルが電流の変化に対して反発する性質を持っているためです。具体的には、コイルに交流電圧を加えると、電流の変化に対して逆起電力が発生し、その結果、電流が電圧に対して遅れることになります。
まとめ
この問題を通じて、電圧と電流の位相差の計算方法と、コイル回路における位相差の理由を理解することができました。電験3種の試験では、このような基本的な概念をしっかりと押さえておくことが重要です。
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