中2物理【直流と交流】

このページでは「直流とは？交流とは？その違いとは？」について説明しています。

→【発電機のしくみ】←をマスターしていると理解しやすいかもしれません。

よければ参考にしてください。

1．直流と交流

■直流（DC：Direct Current）

乾電池のように、常に一定の向きに一定の大きさで流れる電流のこと。

 

 

■交流（AC：Alternating Current）

発電機のように、周期的に向きと大きさが変化する電流のこと。

家庭のコンセントに送られる電流は交流である。

 

 

直流とは・・・

次のような回路で乾電池を使って、電流計に流れる電流を測定しましょう。

いま3Aの電流が電流計を右向きに流れたとします。

このようすをグラフにとると↓のようになります。

このようにふつうの乾電池では、電流の大きさも向きも変わりません。

ここで異なる乾電池を反対向きにつないだとしましょう。(↓の図)

今度は電流計を左向きに1.5A流れたとします。

このとき電流計は「－1.5A」と負の値を示します。

※電流計は、＋端子から電流が流れ込むと正の値を示し、－端子から電流が流れ込むと負の値を示します。

※電流計が「＋1.5A」を示すとき、「－1.5A」を示すときでは電流の向きが異なるということ！

 

 

これをグラフにとると↓のようになります。

この2つの例のように、大きさ・向きが常に変わらない電流を直流といいます。

 

 

交流とは・・・

それに対して、交流とは大きさ・向きが周期的に変化する電流のことです。

↓の図のように交流の電源装置をつないだとすると・・・

電流計には右向きに電流が流れたり、その後左向きに流れたり、また右向きに流れたり・・・ということを繰り返します。

そのようすをグラフにとると↓のようになっています。

 

※→【発電機のしくみ】←でも同様のグラフが登場しました。

 

このように発電機を使って取り出す電流は交流です。

つまりさまざまな発電所から家庭に送られる電流は直流ではなく交流です。

 

 

■周波数

交流を波であらわしたときの、1秒当たりの波の数。

単位は【Hz】。(振動数と同じ)

 

波のグラフの「山が始まってから次の山が始まるまで」を波1個分と考えます。(↓の図)

 

 

これを時間で割ると周波数が求まります。

音の振動数とまったく同じ求め方、単位となります。

 

日本の発電所から送られる交流の周波数は、

・東日本の場合・・・50Hz

・西日本の場合・・・60Hz

です。

これは東日本と西日本で、発電のシステムを取り入れた国が異なったからだそうです。

※→【東西の発電（周波数）のちがい】←を参考に。

 

 

 

2．ダイオードを使った実験

■発光ダイオード

電流を流すと光る器具。＋端子と－端子がある。

＋端子→ダイオード→－端子の向きに電流が流れたときのみ光る。

－端子→ダイオード→＋端子の向きには電流が流れない。ダイオードも光らない。(↓の図)

 

 

電気用図記号では以下のように表す。

 

 

 

 

下図のように直流電源にダイオードを2個並列につないだとします。

 

ダイオードは決まった向きの電流しか通しません。

電流が通れば光りますが、電流が通らなければ光りません。

＋端子→ダイオード→－端子と流れた場合のみダイオードは光るので
この図の状況の場合は↓のように・・・

・Aには電流が流れず、光らない。

・Bには電流が流れて、光る。

という結果になります。

 

次に先ほどとは反対の向きに直流電源をつないでみます。

この場合は↓の図のように・・・

・Aには電流が流れて、光る。

・Bには電流が流れず、光らない。

という結果になります。

 

 

次に交流電源をつないだとしましょう。

交流電源は電流の向きが周期的に変化します。

例えば交流電源から左向きに電流が流れ出たときは

・Aには電流が流れず、光らない。

・Bには電流が流れて、光る。

という結果になります。(↓の図)

 

 

時間が経つと交流電源から右向きに電流が流れ出ます。このときは

・Aには電流が流れて、光る。

・Bには電流が流れず、光らない。

という結果になります。(↓の図)

つまりAが光った時はBが消え、Bが光った時はAが消え・・・となります。

AとBのダイオードが交互に点滅するということになるわけです。