令和7年度 下期 第二種 学科試験 問4 解説

電路にコイル（L）のみが含まれる誘導性回路では、電流 $i$ は電圧 $v$ よりも位相が90度（1/4周期）遅れます。 波形図において、電圧 $v$ がゼロから正方向に立ち上がったあと、90度遅れて電流 $i$ がゼロから正方向に立ち上がっている「イ」を選択します。

flowchart LR
  V0[0°: vが立ち上がる] --> V90[90°: vが最大]
  V90 --> V180[180°: vが0]
  V180 --> V270[270°: vが最小]
  I0[0°: iはまだ0] --> I90[90°: iが立ち上がる]
  I90 --> I180[180°: iが最大]
  I180 --> I270[270°: iが0]
  V0 -. iは90°遅れ .-> I90

交流回路における「位相」の基本

第二種電気工事士の試験では、回路の素子（R、L、C）によって電圧と電流のタイミング（位相）がどうズレるかを問う問題が頻出します。以下の3つのパターンを完璧に覚えましょう。

1. 抵抗（R）のみの回路：同位相
   • 電圧と電流のタイミングがピッタリ同じ。
   • 波形図では、電圧が山のときに電流も山になります（選択肢「ロ」のパターン）。
2. コイル（L）のみの回路：電流が90度遅れる
   • 電圧が先に変化し、電流が後からついてくるイメージです。
   • 波形図では、電圧の波より右側に電流の波がズレます（選択肢「イ」）。
3. コンデンサ（C）のみの回路：電流が90度進む
   • 電圧よりも先に電流が流れ込みます。
   • 波形図では、電圧の波より左側に電流の波がズレます（選択肢「ハ」）。

波形図の見分け方

波形図で「遅れ・進み」を判断するときは、**横軸（時間軸）の右側にあるほど「遅い」**と判断します。

• 正解の「イ」を確認： 電圧 $v$ が 0 度でゼロから立ち上がっているのに対し、電流 $i$ は 90 度の地点でようやくゼロから立ち上がっています。つまり、電流が 90 度分「遅れて」スタートしているため、これがコイル（L）の特性に合致した波形です。
• 他の選択肢： 「ハ」は電圧が 0 度のときに電流がすでにピークを過ぎており、電流が 90 度「進んで」いるためコンデンサ（C）の波形です。「ニ」は電流が逆向き（180度ズレ）になっています。

この知識が使われる場面

この「位相のズレ」という概念は、単に波形を選ぶ問題だけでなく、以下の計算問題の基礎となります。

• 力率（りきりつ）の計算： コイルが多い回路では電流が遅れるため「遅れ力率」となります。これを改善するために、わざと電流を適度に進ませる「進相コンデンサ」を設置する、という実務知識に繋がります。
• インピーダンスのベクトル計算： 抵抗 R とリアクタンス（$X_L, X_C$）を合成する際、単純な足し算ではなく「三平方の定理」を使うのは、この 90 度の位相差があるためです。

「コイルは遅れる（Lは遅れる）」というフレーズを暗記しておくだけで、得点源にできる重要項目です。