正弦波交流回路の電圧波形e（t）と電流波形i（t）を図に示す。消費電力［W］に最…
正弦波交流回路の電圧波形e（t）と電流波形i（t）を図に示す。消費電力［W］に最も近いのはどれか。
- ⑴ 00Wになるのは位相差が90度、すなわち純粋なコイルやコンデンサだけの回路の場合です。図の波形はそこまでずれていません。
- ⑵ 5力率を掛けずに実効値だけで計算したり、振幅を実効値と取り違えたときに出やすい値です。
- ⑶ 10振幅から求めた実効値の積に力率を掛けると、図の条件では10Wとなり、有効電力の値に一致します。
- ⑷ 20位相差を無視して電圧と電流の実効値をそのまま掛けた皮相電力に近い値です。消費電力は力率を掛けた値になります。
- ⑸ 40振幅の積をそのまま用いる（2で割り忘れる）と出る値です。実効値は振幅の1/√2であることを忘れないようにします。
この問題は別冊の図版（写真・標本・心電図など）を見て答えます。図版は転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも所見の読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は⑶です。正弦波交流の消費電力（有効電力）は、電圧と電流の実効値の積に力率cosθを掛けたP＝Ve×Ie×cosθで求めます。実効値は振幅を√2で割った値なので、振幅Vm・Imと位相差θを使うとP＝(Vm×Im/2)×cosθと書き換えられます。図では縦軸の目盛りから電圧と電流それぞれの振幅を読み、二つの波形の山のずれ（横軸のずれを周期で割って360度を掛ける）から位相差を読み取ります。図の値を代入すると10Wとなります。位相差が90度なら有効電力は0になる点も要点です。
出典：厚生労働省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/seisakunitsuite/bunya/kenkou_iryou/iryou/topics/tp260424-06.html）を加工して作成