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直流(ちょくりゅう)と交流(こうりゅう)

カワウソ先生発光(はっこう)ダイオードは一方向(いちほうこう)にしか電流(でんりゅう)を通(とお)さないから、交流(こうりゅう)につないだときの見(み)え方(かた)で直流(ちょくりゅう)と交流(こうりゅう)を見分(みわ)けられるよ。

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  1. 電池(でんち)(新しいタブで開きます)の電流(でんりゅう)のように向(む)きがいつも同(おな)じ電流(でんりゅう)を直流(ちょくりゅう)、家庭(かてい)のコンセントの電流(でんりゅう)のように向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わる電流(でんりゅう)を交流(こうりゅう)という。
  2. 交流(こうりゅう)が1秒間(びょうかん)に向(む)きを変(か)えて同(おな)じ状態(じょうたい)に戻(もど)る回数(かいすう)を周波数(しゅうはすう)といい、単位(たんい)はHz(ヘルツ)。日本(にっぽん)は東日本(ひがしにほん)50Hz、西日本(にしにほん)60Hzと周波数(しゅうはすう)が異(こと)なる。
  3. 発光(はっこう)ダイオードは電流(でんりゅう)を一方向(いちほうこう)にしか流(なが)さない。直流(ちょくりゅう)ではつなぐ向(む)きで光(ひか)るか決(き)まり、交流(こうりゅう)では2個(こ)を逆(ぎゃく)向(む)きにつなぐと交互(こうご)に点滅(てんめつ)して見(み)える。

詳しく

公式(こうしき)

電池(でんち)から流(なが)れる電流(でんりゅう)のように、向(む)きがいつも同(おな)じ電流(でんりゅう)を直流(ちょくりゅう)という。一方(いっぽう)、家庭(かてい)のコンセントから流(なが)れる電流(でんりゅう)のように、向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わる電流(でんりゅう)を交流(こうりゅう)という。

交流(こうりゅう)が1秒間(びょうかん)に向(む)きを変(か)えて同(おな)じ状態(じょうたい)に戻(もど)る回数(かいすう)を周波数(しゅうはすう)といい、単位(たんい)はHz(ヘルツ)で表(あらわ)す。日本(にっぽん)の家庭(かてい)用(よう)電源(でんげん)の周波数(しゅうはすう)は、東日本(ひがしにほん)で50Hz、西日本(にしにほん)で60Hzと決(き)まっている。

交流(こうりゅう)は、発電所(はつでんしょ)で発電機(はつでんき)(新しいタブで開きます)のコイルや磁石(じしゃく)を回転(かいてん)させてつくられるため、回転(かいてん)にともなって電流(でんりゅう)の向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に入(い)れ替(か)わる。発電所(はつでんしょ)から家庭(かてい)までの送電(そうでん)には、この交流(こうりゅう)が使(つか)われている。

直流は一定、交流は周期的に向きが変わるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい)1:発光(はっこう)ダイオード(LED(エルイーディー))は電流(でんりゅう)を一方向(いちほうこう)にしか流(なが)さない。直流(ちょくりゅう)電源(でんげん)につないだとき、光(ひか)るか光(ひか)らないかはつなぐ向(む)きで決(き)まる。

例題(れいだい)2:交流(こうりゅう)電源(でんげん)に発光(はっこう)ダイオードを2個(こ)、向(む)きを逆(ぎゃく)にして並列(へいれつ)につなぐと、交流(こうりゅう)の向(む)きが変(か)わるたびにどちらか一方(いっぽう)だけが光(ひか)る仕組(しく)みだ。交流(こうりゅう)は向(む)きを周期(しゅうき)的(てき)に変(か)えるので、2個(こ)が交互(こうご)に点滅(てんめつ)して見(み)える(切(き)り替(が)わりが速(はや)く、人(ひと)の目(め)にはどちらも光(ひか)っているように見(み)えることがある)。

この方法(ほうほう)で、電源(でんげん)が直流(ちょくりゅう)か交流(こうりゅう)かを見分(みわ)けられる。直流(ちょくりゅう)なら発光(はっこう)ダイオードの一方(いっぽう)だけが光(ひか)り続(つづ)け、交流(こうりゅう)なら2個(こ)が交互(こうご)に点滅(てんめつ)する。

発光ダイオードの光り方で直流と交流を見分けられるAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

交流(こうりゅう)で電流(でんりゅう)の向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わるのは、発電機(はつでんき)の中(なか)でコイルや磁石(じしゃく)が回転(かいてん)し続(つづ)け、コイルを貫(つらぬ)く磁界(じかい)(新しいタブで開きます)の向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に入(い)れ替(か)わるため(電磁誘導(でんじゆうどう)の仕組(しく)み)。

発光(はっこう)ダイオードが向(む)きを見分(みわ)けられるのは、一方向(いちほうこう)にしか電流(でんりゅう)を流(なが)さない性質(せいしつ)を持(も)つため。電流(でんりゅう)が流(なが)れる向(む)きに電源(でんげん)をつなげば光(ひか)り、逆(ぎゃく)向(む)きにつなげば光(ひか)らない。

送電(そうでん)に交流(こうりゅう)が使(つか)われているのは、変圧(へんあつ)器(き)を使(つか)って電圧(でんあつ)を変(か)えやすく、発電所(はつでんしょ)から家庭(かてい)まで電気(でんき)を送(おく)るときの電力(でんりょく)(新しいタブで開きます)の損失(そんしつ)を抑(おさ)えやすいため(変圧(へんあつ)の仕組(しく)み自体(じたい)は中学(ちゅうがく)の範囲(はんい)を超(こ)える)。

確認問題

問題 1 / 4乾電池(かんでんち)の電流(でんりゅう)のように、向(む)きが変(か)わらない電流(でんりゅう)を何(なん)というか。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/direct-current-and-alternating-current/?from=print#quiz

  1. 乾電池(かんでんち)の電流(でんりゅう)のように、向(む)きが変(か)わらない電流(でんりゅう)を何(なん)というか。

    • ◯ 放電(ほうでん)
    • ◯ 直流(ちょくりゅう)
    • ◯ 交流(こうりゅう)
    • ◯ 誘導電流(ゆうどうでんりゅう)

    正解:直流
    向(む)きがいつも同(おな)じ電流(でんりゅう)を直流(ちょくりゅう)、向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わる電流(でんりゅう)を交流(こうりゅう)という。

  2. 交流(こうりゅう)が1秒間(びょうかん)に向(む)きを変(か)えて同(おな)じ状態(じょうたい)に戻(もど)る回数(かいすう)を表(あらわ)す量(りょう)を何(なん)というか。

    • ◯ 振幅(しんぷく)
    • ◯ 抵抗(ていこう)
    • ◯ 電力(でんりょく)
    • ◯ 周波数(しゅうはすう)

    正解:周波数
    この量(りょう)を周波数(しゅうはすう)といい、単位(たんい)はHz(ヘルツ)で表(あらわ)す。

  3. 日本(にっぽん)の家庭(かてい)用(よう)電源(でんげん)の周波数(しゅうはすう)について正(ただ)しいものはどれか。

    • ◯ 日本(にっぽん)全国(ぜんこく)どこでも60Hz
    • ◯ 東日本(ひがしにほん)50Hz・西日本(にしにほん)60Hz
    • ◯ 周波数(しゅうはすう)という量(りょう)は使(つか)わない
    • ◯ 日本(にっぽん)全国(ぜんこく)どこでも50Hz

    正解:東日本50Hz・西日本60Hz
    日本(にっぽん)は東日本(ひがしにほん)で50Hz、西日本(にしにほん)で60Hzと周波数(しゅうはすう)が異(こと)なる。

  4. 発光(はっこう)ダイオードを2個(こ)逆(ぎゃく)向(む)きにつないで電源(でんげん)が交流(こうりゅう)か直流(ちょくりゅう)かを見分(みわ)けるとき、交流(こうりゅう)につないだ場合(ばあい)の見(み)え方(かた)はどれか。

    • ◯ どちらも光(ひか)らない
    • ◯ 色(いろ)が変(か)わって光(ひか)る
    • ◯ 2個(こ)が交互(こうご)に点滅(てんめつ)する
    • ◯ 片方(かたほう)だけが光(ひか)り続(つづ)ける

    正解:2個が交互に点滅する
    交流(こうりゅう)は向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わるので、逆(ぎゃく)向(む)きにつないだ2個(こ)の発光(はっこう)ダイオードが交互(こうご)に点滅(てんめつ)する。

単元のポイント

  • 直流(ちょくりゅう) 電流(でんりゅう)の向(む)きが変(か)わらない電流(でんりゅう)。乾電池(かんでんち)など
  • 交流(こうりゅう) 電流(でんりゅう)の向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わる電流(でんりゅう)。家庭(かてい)用(よう)電源(でんげん)など
  • 周波数(しゅうはすう) 交流(こうりゅう)が1秒間(びょうかん)に向(む)きを変(か)えて繰(く)り返(かえ)す回数(かいすう)。単位(たんい)Hz(ヘルツ)
  • 発光(はっこう)ダイオード 電流(でんりゅう)を一方向(いちほうこう)にしか通(とお)さない性質(せいしつ)で、直流(ちょくりゅう)と交流(こうりゅう)を見分(みわ)けられる
問題を解く
単元のポイント
  • 直流(ちょくりゅう) 電流(でんりゅう)の向(む)きが変(か)わらない電流(でんりゅう)。乾電池(かんでんち)など
  • 交流(こうりゅう) 電流(でんりゅう)の向(む)きが周期(しゅうき)的(てき)に変(か)わる電流(でんりゅう)。家庭(かてい)用(よう)電源(でんげん)など
  • 周波数(しゅうはすう) 交流(こうりゅう)が1秒間(びょうかん)に向(む)きを変(か)えて繰(く)り返(かえ)す回数(かいすう)。単位(たんい)Hz(ヘルツ)
  • 発光(はっこう)ダイオード 電流(でんりゅう)を一方向(いちほうこう)にしか通(とお)さない性質(せいしつ)で、直流(ちょくりゅう)と交流(こうりゅう)を見分(みわ)けられる