低電圧AC電源：位相シフト回路のコンポーネントとベストプラクティス
部品と材料
- 低電圧AC電源
- コンデンサ 2個、各0.1µF、無極性（Radio Shack #272-135）
- 抵抗 2本、各27kΩ
セラミックディスクコンデンサを推奨します。無極性で極性に鈍感、安価、耐久性があるためです。極性マークのあるコンデンサは避けてください——AC駆動で破壊されます！
参考文献
『Lessons In Electric Circuits』第2巻 第1章：「Basic AC Theory（基本交流理論）」
『Lessons In Electric Circuits』第2巻 第4章：「Reactance and Impedance—Capacitive（リアクタンスとインピーダンス——容量性）」
学習目標
- 位相がずれたAC電圧は代数的に加算されず、ベクトル（フェーザ）演算に従うことを理解する
回路図
イラスト
手順
回路を組み立て、AC電圧計で各コンポーネントの電圧降下を測定します。同じ電圧計で総（電源）電圧も測定。電圧降下の合計が総電圧と一致しないことを発見するでしょう。これは回路内の位相シフトによるもの：コンデンサ両端の電圧降下は抵抗両端の電圧降下と位相がずれているため、単純な加算では総和になりません。位相角を考慮すれば総和は一致しますが、電圧計は振幅のみを示し位相角は測定しません。
両抵抗の電圧降下を同時に測定してみてください。この電圧降下は、各抵抗の個別測定降下の合計と等しくなります。これは両抵抗の電圧降下波形が互いに同位相であることを示します。
両コンデンサの電圧降下を同時に測定。これも個別測定の合計と等しくなります。同様に、両コンデンサの電圧降下波形が同位相であることを示します。
電源周波数が60Hz（米国商用電源周波数）とすると、全コンポーネントのインピーダンスを計算し、オームの法則（E=IZ、I=E/Z、Z=E/I）で全電圧降下を求めてください。結果の極性大きさは電圧計読み取り値とほぼ一致するはずです。
コンピュータシミュレーション
ノード番号付きSPICE回路図：
2つの大抵抗値Rbogus1とRbogus2がコンデンサ両端に接続され、SPICEが動作するためのDCグラウンドパスを提供しています。これはSPICEの癖への「対処」で、コンデンサを解析で開放回路と見なさないためのものです。実回路ではこれらの抵抗は完全に不要です。
ネットリスト（以下をテキストファイルにそのままコピー）：
phase shift v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * 各コンポーネントの電圧: .print ac v(1,2) v(2,3) v(3,4) v(4,0) * 同種コンポーネント対の電圧 .print ac v(1,3) v(3,0) .end
関連ワークシート：
- AC Power Worksheet
- AC phase Worksheet
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