交流 関連問題
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時刻tにおける電流Iが、
，
，ω，δを定数として、
のように与えられるとき、この電流を交流と言う。
時刻tにおける電流の値を瞬時値、
を電流の最大値(振幅)、ωを角周波数、
を位相、δを初期位相と言う(位相を参照)。
また、
を周波数と言う。
交流では、電流、電圧が正弦波のように変化する。電圧でも、電流と同様に、瞬間値、最大値等の用語を使う。
電圧の最大値を
として、
，
を電流の実効値、電圧の実効値と言う。
交流において、単に「電流」、「電圧」と言うときは、実効値を意味する。
電流
，電圧が
のとき、交流の電力Pは、
で与えられる。
抵抗を流れる交流において、瞬時値に対しても、実効値に対しても、オームの法則が成立する。
交流は、電気における正弦波です。なお、交流の発生を参照してください。
交流に対して、一定の電流が流れ続けるものを直流と言いますが、交流では直流と同等には扱えないような現象が幾つかあるので注意が必要です。
交流では、電流と電圧とで位相も一致するとは限りません。
高校物理では、交流を、電流・電圧を軸に取ったり、抵抗の電圧とコイルの電圧を軸に取ったりして、ベクトルで考えますが、誤解を招きやすいので、当ウェブサイトでは、複素数として扱うことにします。高校数学の範囲をやや越えますが、複素数平面上で考えることにより、ぐっと取扱いが簡単になります。
交流の電流が
，交流の電圧が
で与えられるとき、時刻tにおける電力は、
と考えられます。時々刻々と変化するので、
を時刻tに関して積分することにより、1周期
での平均
をとってみます。
特に、
のとき、
となるのですが、直流のときの電力の公式：
と比べて
が邪魔になるので、
，
として、
と書き、あたかも、直流のときの公式と同じ形の公式になるようにします。この、
，
を電流、電圧の実効値と言います。
通常、交流で、10Aとか、100Vとか言っているのは、実効値のことを言っています。
10Aの交流電流の最大値はほぼ14.1A，100Vの交流電圧の最大値はほぼ141Vです。
また、電流と電圧とで位相がδだけずれている場合には、上記より、
となります。
この
を力率と言います。
電流と電圧の位相のズレが
，つまり、
のときに、
となり、電力を消費しないことに注意してください。
抵抗Rを交流が流れるとき、直流と同様にオームの法則を適用することができます。抵抗を流れる電流I、抵抗両端の電圧Vが、瞬時値であっても実効値であっても、
が成立します。
例 抵抗Rに交流電圧
を加えると、オームの法則より、電流
が流れます。このとき、抵抗で消費される電力の瞬時値Pは、 
の時間平均はゼロなので(t軸と囲む面積を考えてください。この程度であればわざわざ積分計算をする必要はありません)、平均の消費電力
は、
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