交流と直流の回路
電気回路で使用される二つの主要な電流タイプには、交流（AC）と直流（DC）があります。これらには異なる特性があり、それぞれの特定の属性に基づいて様々なアプリケーションで使用されます。
直流（DC）
DCは、電子の流れが一定で一方向に流れる電流のタイプです。バッテリー、太陽電池、燃料電池などによって生成されます。DC回路はシンプルで、一定の電圧が必要な電子デバイスやシステム（携帯電話、コンピューターなど）、電気自動車の運転などによく使用されます。
交流（AC）
ACは、電子の流れが周期的に方向を変える電流のタイプです。通常、秒間に多くの回数変わります。ACの最も一般的な形は正弦波で、滑らかで連続した振動を持ちます。AC電流の周波数は通常、ヘルツ（Hz）で測定され、1秒あたりのサイクル数を示します。米国では標準AC周波数は60Hzで、多くの他の国では50Hzです。ACは発電所によって生成され、家庭やビジネスで使用される電気の主要な形態です。長距離の電力伝送に理想的であり、変圧器を使用して異なる電圧に簡単に変換できるため、電力の効率的でコスト効果的な伝送が可能です。ACはモーター、電動工具、家庭用電化製品など様々なアプリケーションで使用されます。
交流と直流の違い
- 電流の流れ：DC回路では、電流が一定の方向で流れますが、AC回路では、電流が周期的に方向を変えます。
- 電圧源：DC回路は、バッテリーやDC電源のような一定の電圧源によって供給されます。AC回路は、発電機や電気グリッドに接続された変圧器のような交互の電圧源によって供給されます。
- 周波数：DC回路の周波数は0Hzで、時間とともに電流と電圧が一定です。AC回路の周波数は0Hzより大きく、通常、主電源システムのために50Hzまたは60Hzです。
ACとDC回路のコンポーネント
DC回路コンポーネント：抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、トランジスタ、DC電圧源（バッテリー、DC電源）。
AC回路コンポーネント：抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード（整流用）、変圧器、AC電圧源（発電機、電気グリッドに接続された変圧器）。
ACとDC回路の分析技術
DC回路分析：オームの法則（V = I * R）、キルヒホッフの法則（KVL、KCL）、テブナンの定理、ノートンの定理、重ね合わせ。
AC回路分析：位相表示、複素インピーダンス、キルヒホッフの法則（KVL、KCL、位相または複素インピーダンス形式で適用）、テブナンとノートンの定理（複素インピーダンスに適用）、電力計算（実電力、無効電力、見かけの電力を複素共役法で決定）。
ACとDC回路の方程式
オームの法則（V = I * R）、電力（DC回路：P = V * I、AC回路：P = V * I * pf）、キルヒホッフの法則（KCL、KVL）、AC回路方程式（RMS値、ピーク値、見かけの電力、実電力、無効電力、容量性リアクタンス、インダクタンスリアクタンス、インピーダンス、位相角）。
DC直列回路の計算例
与えられた値：V = 12V、R1 = 4Ω、R2 = 6Ω、R3 = 2Ω。合計抵抗Rtotal = R1 + R2 + R3 = 12Ω。回路を通る電流I = V / Rtotal = 1A。各抵抗器にかかる電圧：VR1 = I * R1 = 4V、VR2 = I * R2 = 6V、VR3 = I * R3 = 2V。
AC直列回路の計算例
与えられた値：V = 120V（rms）、周波数 = 60Hz、R = 10Ω、L = 200mH、C = 100μF。インダクタンスリアクタンスXL = ω * L = 75.4Ω、容量性リアクタンスXC = 1 / (ω * C) ≈ 26.5Ω。合計インピーダンスZ = R + j(XL – XC) = 10 + j48.9Ω。回路を通る電流I = V / |Z| ≈ 2.4A。各コンポーネントにかかる電圧：VR = 24V、VL ≈ 180.96V、VC ≈ 63.6V。
