抵抗性およびリアクティブAC回路における電力の理解

単相120 V、60 Hz ACシステムにおいて、純粋抵抗負荷は2 A（RMS）を引き、240 Wを消費します。負荷にリアクタンスがないため、電圧と電流波形は同位相で、電力波形は常に正です。

基本抵抗回路の回路図は以下の通り：

電圧、電流、瞬間電力をプロットすると、電圧と電流曲線が重なり、電力曲線はゼロラインの完全に上側にあり、連続的なエネルギー消費を反映します。電力波形は電圧や電流の2倍の周波数で振動します。電力は2つの積だからです。

抵抗性およびリアクティブAC回路における電力の理解

インダクタ（またはコンデンサ）のみの回路は異なる振る舞いを示します。電圧が電流を90°リードし、瞬間電力はゼロラインの上下に振動し、エネルギーが電源から交互に吸収され返還されます。1サイクルでの正味エネルギー移転はゼロです。

典型的な回路図：

抵抗性およびリアクティブAC回路における電力の理解

抵抗とインダクタンスが共存すると、インピーダンスは複素数になります：

120 V RMS電源では、RMS電流は：

$$ I = \frac{V}{|Z|} = \frac{120\,\text{V}}{85.078\,\Omega} \approx 1.41\,\text{A} $$

インダクタ自体は実電力を消費せず、エネルギーを蓄えて返還するのみです。抵抗が電力の実部を消費するため、負荷は返還するより多くのエネルギーを消費します。

波形例：

抵抗性およびリアクティブAC回路における電力の理解

電力波形がゼロラインより上側にいる時間の方が長く、正味エネルギー吸収を確認できます。

瞬間電力波は電圧や電流とは異なる周波数と位相挙動を持つため、複素代数ではなく、電圧、電流、抵抗、リアクタンスのスカラー大きさを用いて電力を計算するのが最も正確です。

関連ワークシート： AC電力ワークシート

産業技術