交流電源と RLC 回路の電圧・電流

コンテンツ概要

この教材では、交流電源につながれた抵抗（R）、コイル（L）、コンデンサー（C）に流れる電流と、 それぞれにかかる電圧の関係を、フェーザ図（円運動）と波形グラフの両方で同時に可視化します。 RLC 回路では電圧と電流の位相がずれるため、波形だけでは理解が難しい場面がありますが、 円運動の角度と波形を対応させることで、位相差の意味を直感的に捉えることができます。 「回路構成」のチェックボックスで R・L・C のどれを回路に含めるかを選べるので、RLC 回路だけでなく RC 回路・RL 回路・LC 回路など、さまざまな組み合わせでの位相関係も比較できます。 R・L・C の値や電源周波数をスライダーで自由に変えながら、位相差がどう変化するかを実験できます。

シミュレーター

操作方法

回路構成チェックボックスでR・L・Cのどれを回路に含めるかを選択(RLC・RC・RL・LCなど)
トグルボタン電流・各電圧の表示ON/OFFを切り替え
再生ボタンフェーザ(円運動)と波形のアニメーションを開始/一時停止
t=0 戻すアニメーションの時間をリセット
スライダーR・L・C・電流振幅・周波数・再生速度を自由に変更

学習のポイント

1. 電流と抵抗の電圧（V_R）は同位相です。フェーザ図では常に同じ向きを指します。
2. コイルの電圧（V_L）は電流より位相が90°進みます。
3. コンデンサーの電圧（V_C）は電流より位相が90°遅れます。
4. 合成電圧（V₀）はV_RとV_L−V_Cのベクトル和で決まり、L成分とC成分のどちらが優勢かによって位相差φの符号が変わります。
5. 回路構成でコイルを外す（RC回路）と電圧は電流より遅れ、コンデンサーを外す（RL回路）と電圧は電流より進みます。抵抗を外す（LC回路）とV_LとV_Cの差だけが合成電圧になり、位相差はちょうど±90°になります。
6. UI や動作に不具合がありましたら、お問い合わせページよりご連絡ください。