電子工学

交流と直流、なにが違うの?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明

交流と直流、なにが違うの?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明

「交流」と「直流」、電気の違いを説明いたします。

電気の種類

同じ電気の中で、根本的に異なるもの「交流」と「直流」、それは圧力の電圧ではなく、流れかたの電流にあります。

時間の経過に、ある一定の周期で電気の流れる方向が変化する「交流」、流れの向きに変動の無い「直流」の2種類があります。

最初に、電圧の高/低  での種別ではありません。

  • 電圧100ボルト(V)が、必ず「交流」ではありません。
  • 1.5Vが必ず「直流」ではありません。

それぞれの異なった特徴、メリット、デメリットなどを記述します。

交流

周期的に電流の流れの向きが変わり、

AC(Alternating current)と記され、主に「~」と表記されています。

特徴

電気の流れが、時間の経過と共に、周期をもって変化している。

発電の仕組み(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明 に記しましたが、その周期が1秒間に何回か繰り返すことを、周波数と言い、単位ヘルツ(Hz)と表記します。

交流の代表的な電気(日常、送電されて供給される電気)
西日本区域60Hz、東日本区域50Hzの2種類が使用されています。

分裂された周波数

なぜ、日本では2種類の周波数が使用されているのでしょか?、それは、昔(明治時代)発電機の入手(どこから輸入されたか)によって異なります。
関西ではアメリカ製(60Hz)、関東ではドイツ製(50Hz)を採用し、その後、未統一のまま区域を広範囲に広めてしまった為、現在に至ります。(今更の結果です)

(なお、この2種類のみが交流と言う意味ではなく、もっと遅い/早い、周期でも交流となります)

メリット

交流の最大な利点は、基本的で単純な構造で発電でき、また変圧(電圧の変化)が容易に可能です。

発電所で発電された電気、遠方まで送電し、その長い距離の関係から電気が減衰されてしまいます。(100Vで発電したら、長距離の間に減衰(電圧低迷))
よってそれを回避する為に、発電時には、高電圧(数十万V)➡ 送電 ➡ 家庭使用(100V)の方法にて供給されています。

したがって、送電途中の変圧の設備コストを最小限に留めるのに優位な方法が交流の利点となります。

変圧

交流の電圧を自由自在に変えられる装置、「トランス」鉄心に異なったコイルを巻きそのコイルを巻き、巻き数の比にて電圧が変異されます。
(これは、発電機の原理、電磁誘導作用の応用です(一例:電柱の上にバケツのような装置これもトランスで(約AC6600VからAC200/100Vに変圧しています))

 

デメリット

欠点として、交流は「蓄電」電気を貯めることができません。
(交流の乾電池やバッテリーは存在しません)

 

直流

電気の流れが常に一定であり、

DC(Direct current)と記され、主に「ー」と表記されています。

特徴

電気の流れが、常に(時間の経過と共に関係なく)、一定である。

乾電池、蓄電池(バッテリー)、最近ではノートPCやスマホなどで大活躍される(リチウムイオン電池など)様々な電池があり、全て直流(電気の流れる方向が一定です)

  

(直流の身近で代表的な物が、一例の電池であり、電池以外の物は直流ではないことではありません)

極性

直流には「」プラス、「」マイナスとの極性があります。
使用時には主に電池の方向など正しい方向が必要となります。

メリット

直流の利点は、電気の流れる向きが変わらないこと。(理想では、その大きさも一定であること)

直流で動く機構(モーターなど)では、その電流の向きを変えると、動く方向も反転されます。

デメリット

欠点として、直流は変圧が難しいこと。
(交流のような、コイルの電磁誘導作用を利用ができません(一瞬(一度)でしか変圧できません))つまり、連続して電圧の変異を得ることができないのです。

まとめ

交流と直流それぞれの特徴をまとめると、

  • 交流  : AC(Alternating current)[~]
    変圧が容易だが、蓄電できない。
  • 直流 : DC(Direct current)[ー]
    変圧不向き、蓄電容易。

 

両用時代へ

現代では、電気産業共々さまざまな技術革新が進み、太陽光発電から電気自動車発電など、新たなエネルギー供給システムも繁栄されています。

従来の発電方法と異なる方式

  • 太陽光発電(直流):蓄電後、変換して交流として電力会社へ供給されています。
  • 電気自動車(交流):直流変換して蓄電、再交流変換後、家庭用補助電源へ
 

それぞれの「交流」「直流」の特徴を活かし、その区別なく実用化への技術革新が進められています。