「交流」タグアーカイブ

直流と交流と周波数

交流を作る低周波発振器の例

 電気とは、電気の流れすなわち電流なり。あとでわかったことなのですが、電流とは電子が移動する現象で、最初に決めた電流の向きは電子が移動する向きとは逆でした。

 そのため、電流はプラスからマイナスに流れ、電子はマイナスからプラスに移動するという逆転現象が起き、電気工学や電子工学をわかりにくくしています。

 まあ、それは置いといて、電流には、流れる方向がずっと変わらない直流と、流れる方向がしょっちゅう変わる交流があり、直流を英語でDirect Current(略してDC)、交流を英語でAlternative Current(略してAC)と呼びます。

 そして、電池で発生する電流は直流、本来の発電機で発生する電流が交流です。それから、交流の電流の向き(極性)が1秒間に何回変わるかが周波数で、周波数の単位は電磁気作用を解明したドイツ人の名前を取った「ヘルツ」が使われます。単位記号は[Hz]です。

 交流は変圧器(トランス)により電圧を上げたり下げたりすることができ、電圧を上げると送電での損失が少なくでき、電線も細くて済むため、電力会社が売っている電気は基本的に交流です。

 ただ、高い電圧のまま家庭に配電すると、間違えて触った際に感電死してしまいますので、何とか普通は死なない程度の電圧である100ボルトから220ボルト程度の電圧に下げて家庭や小さな工場に届けます。

 大きな工場では、敷地面積が広くて電力損失が大きくなったり、電線を太くしないとならなかったり大変なので、6600ボルトなとの高圧で配電されたりします。

 基本的に電柱の上の電線は6600ボルトあるいは3300ボルトで、電柱に登って感電すれば生命の危険があります。

周波数について

 周波数とは、交流の極性が1秒間に何回変わるかを表したもので、大昔はサイクル(アメリカではCycle per Second:CPS)などと呼ばれていましたが、現在ではヘルツ[Hz]に統一されています。

 交流は周波数により性質が変わり、一般的に周波数が高いほどエネルギー密度が高くなります。また交流をコイルに流すと電磁波となり、モーターなどの動力として利用したり、更に高い周波数になると電波として遠くまで届いたりします。

 もっと周波数が高くなると電子レンジのように食品を短時間で加熱したり、赤外線となって暖房に使ったり、更に周波数が高くなると光となり、人間の目にも見えるようになり、地球や生物を温めたり、更に周波数が高くなると紫外線やX線となり遺伝子を傷つけて皮膚がんになったり、人体を透視できたり、更に周波数が高くなるとガン細胞を直接破壊する放射線治療に使ったりします。

 電磁波は周波数が高いほど直進性が増し、低いほど回り込みます。周波数の低いAM放送は山の裏側にも届くのに対して、周波数の高いFM放送やテレビ放送は山の裏では届かなくなり、更に周波数の高い携帯電話の電波などではビル影ですら電波は届かなくなります。

 更に周波数の高いBS放送やCS放送では大雨が降っただけで電波が届かなくなったり、更に周波数の高いレーダー波では島や船や飛行機どころか雨粒にも電波が反射して雨雲レーダーとして使えたりします。

 直流は極性が永久に変わらないので周波数はありませんが、数秒間や数時間で極性が変わる「超低周波」などでは一見して直流と区別がつかないことがあります。この場合の周波数は0.1Hzとか0.0001ヘルツとか小数点以下になったりします。

総務省 電波利用ホームページ