ていこうとリアクタンスの違い

抵抗器、インダクタ、コンデンサなどの電気部品には、電流を通す際に何らかの障害がある。抵抗器は直流と交流の両方に反応し、インダクタとコンデンサは電流または交流の変化のみに反応する。これらの構成要素の電流に対する障壁を電気インピーダンス（Z）と呼ぶ。インピーダンスは、数理解析上、複雑な値である。この複素数の実数部を抵抗（R）と呼び、純粋な抵抗のみが抵抗を持つ。理想的なコンデンサやインダクタは、インピーダンスの虚数部、すなわちリアクタンス(X)に寄与する。したがって、抵抗とリアクタンスの決定的な違いは、抵抗は構成インピーダンスの実数部であり、リアクタンスは構成インピーダンスの虚数部であることだ。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 抵抗とは 3. リアクタンスとは 4. 横並び比較 - 抵抗とリアクタンスを表形式で 5. まとめ

抵抗感は何ですか？

抵抗とは、電圧が導体に電流を流す際に直面する障害物である。大電流を流そうとすれば、導体にかかる電圧は非常に高くなければならない。すなわち、印加電圧（V）は、オームの法則で示されるように、導体を流れる電流（I）に比例するはずであり、この比例定数が導体の抵抗（R）である。

v = i x r

導体は、電流が一定でも変化しても抵抗は同じです。交流の場合、抵抗は瞬間的な電圧と電流でオームの法則を使って計算することができます。オーム（Ω）で測定される抵抗は、導体の抵抗率（ρ）、長さ（l）、断面積（A）に依存します。

ここでρ0は室温を基準とした温度T0での抵抗値、αは抵抗の温度係数です。

純粋な抵抗デバイスの場合，消費電力はi2xrの積として計算される。製品に含まれるこれらの成分はすべて実数値であるため、抵抗器が消費する電力は実数値となる。したがって、理想的な抵抗器に供給される電力は十分に利用される。

リアクタンスは何ですか？

リアクタンスとは、数学でいうところの虚数値である。回路における抵抗と同じ概念で、単位もオーム（Ω）と同じです。インダクタやコンデンサでは、電流が変化したときのみリアクタンスが発生します。したがって、リアクタンスはインダクタやコンデンサを通過する交流電流の周波数に依存する。

コンデンサの場合、2つの端子に電圧をかけると、コンデンサの電圧がソースと一致するまで電荷が蓄積される。印加電圧が交流電源の場合、電圧の負の周期で蓄積された電荷が電源に戻される。周波数が高くなると、充放電時間が変わらないため、短時間にコンデンサに蓄えられる電荷の量が少なくなる。その結果、回路に流れる電流に対するコンデンサによる対抗は、周波数が高くなると小さくなる。つまり、コンデンサのリアクタンスは交流の角周波数（ω）に反比例します。したがって、容量性リアクタンスは次のように定義されます。

Cはコンデンサの静電容量、fは周波数（ヘルツ）です。しかし、コンデンサのインピーダンスは負である。したがって、コンデンサのインピーダンスはZ＝-i/2πfCとなり、理想的なコンデンサはリアクタンスにのみ関係することになります。

一方、インダクタは、電流が流れると逆起電力を発生させ、電流の変化に対抗する。この起電力は交流電源の周波数に比例し、その反対側である誘導性リアクタンスも周波数に比例する。

誘導性リアクタンスは正の値である。しかし、現実の回路はすべて抵抗でも構成されており、これらの部品も現実の回路ではインピーダンスとみなされることに常に注意しなければならない。

このようにインダクタやコンデンサの電流の変化に対抗するため、それらにかかる電圧の変化は電流の変化とは異なるパターンを持つことになる。これは、交流電圧の位相と交流電流の位相が異なることを意味します。誘導性リアクタンスの存在により、電流の変化は電圧に比べてある種のヒステリシスを持つが、容量性リアクタンスは電流-位相の先読みが可能である。理想的な素子では、このオーバーとラグの大きさは90度である。

図01：コンデンサとインダクタの電圧-電流位相関係。

この交流回路における電流と電圧の変化は、フェーザー図を用いて分析される。電流と電圧の位相が異なるため、無効回路に供給された電力が回路で完全に消費されることはない。電圧がプラスで電流がマイナスの場合（例えば上図ではtime=0）、供給された電力の一部が電源に戻されることになる。電気系では、電圧と電流の位相差がϴ度ある場合、cos(ϴ)はシステムの力率と呼ばれる。力率は、電力系統の効率的な運用を可能にするため、電力系統の制御にとって重要な特性である。システムが使用する最大電力に対しては、ϴ = 0 または 0 に近づけることで力率を維持する必要があります。電力系統の負荷は通常誘導性（モーターなど）が多いため、力率改善にはコンデンサバンクが使用される。

ていこうとリアクタンスの違い

概要 - ていこう vs. リアクタンス

抵抗器、コンデンサ、インダクタなどの電気部品が電流を流すための障壁をインピーダンスといい、その値は複素数である。純粋な抵抗器は実数値のインピーダンスを抵抗といい、理想的なインダクタや理想的なコンデンサの虚数インピーダンスをリアクタンスという。直流電流でも交流電流でも抵抗は発生するが、リアクタンスは素子に流れる電流が変化する変動電流のときのみ発生する。また、ACリアクタンスの位相差は周波数に依存しません。これが抵抗とリアクタンスの違いです。

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引用

1 "電気抵抗", Wikipedia. wikimedia foundation, 28 May 2017. web. available here. 6 June 2017.