位相差

電気を使う私たちの暮らしを支える送電線。電気は、この送電線を通して各家庭や工場へ届けられます。しかし、この電気の送電において、「無効電力」と呼ばれるものが発生し、送電効率を低下させる要因となっています。無効電力は一体なぜ発生するのでしょうか？電気を送る仕組みを理解する上で重要なのは、電圧と電流の関係です。電圧は電気を送る圧力、電流は電気の流れの量と考えることができます。理想的な送電状態では、この電圧と電流の波がぴったりと一致して動きます。しかし、現実には電圧と電流の波がずれてしまう現象が起こり、これが無効電力の発生原因です。このずれを引き起こす主な原因は、コイルとコンデンサと呼ばれる電気部品です。コイルは電気を通すと磁場を発生させ、電気を蓄える性質を持ちます。一方、コンデンサは電気を蓄える性質を持ち、電気をためたり放出したりする役割を果たします。これらの部品は、電気を蓄えたり放出したりする際に、電圧と電流のタイミングをずらしてしまうのです。電圧と電流は、波のように周期的に変化します。コイルやコンデンサがあると、電圧の山と電流の山、あるいは電圧の谷と電流の谷が一致しなくなります。この電圧と電流の波形のずれの大きさが、無効電力の大きさを決めるのです。ずれが大きければ大きいほど、無効電力も大きくなります。直流と呼ばれる、常に一定の電圧と電流で送電する場合は、このようなずれは発生しません。つまり、無効電力も生じないのです。また、交流回路でも抵抗だけの場合は電圧と電流は同期しているので無効電力は発生しません。無効電力は、電気を送る際に必要な電力の一部ではありますが、実際に電気製品を動かすエネルギーとしては使われません。無効電力は送電線に余分な負担をかけ、電力損失を大きくするため、無駄な電気を送っていることになります。このため、無効電力を小さくするための工夫が送電システムには欠かせません。