Teori Dasar Kelistrikan & Arus Bolak-Balik 3 Fasa
電気に関する基礎理論・三相交流
Teknisi Listrik Kelas 1 第一種電気工事士 (ujian tertulis) · 第一種電気工事士(学科試験) · Disusun oleh Tokutei Pass berdasarkan materi resmi; tidak disalin kata per kata.
クーロンの法則と平行板コンデンサの電界・静電容量
Hukum Coulomb serta Medan Listrik dan Kapasitansi Kapasitor Pelat Sejajar
第一種電気工事士の学科試験では、問1に静電気または電磁気の計算問題が出題されます。第二種にはない重要分野ですが、公式の形を覚えれば確実に得点できます。
Dalam ujian teori Teknisi Listrik Kelas 1 (Dai-isshu Denki Kojishi), Soal 1 selalu berupa perhitungan elektrostatika atau elektromagnetisme. Bidang penting ini tidak ada pada Kelas 2, namun dengan menghafal bentuk rumusnya Anda pasti meraih poin penuh.
空気中に置かれた2つの点電荷Q1(C)とQ2(C)の間に働く静電気力F(N)は、電荷の積「Q1×Q2」に比例し、距離r(m)の2乗「r²」に反比例します。これをクーロンの法則と呼びます。
Gaya elektrostatik F (N) yang bekerja di antara dua muatan titik Q1 (C) dan Q2 (C) di udara berbanding lurus dengan hasil kali muatan "Q1 × Q2" dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak r (m) "r²". Hukum ini disebut Hukum Coulomb.
向かい合う2枚の金属板(極板)を距離d(m)だけ離して電圧V(V)を加えると、極板間には一様な電界が生じます。電界の強さE(V/m)は「E=V÷d」で求められ、距離dに反比例します。
Ketika dua pelat logam (elektroda) yang berhadapan dipisahkan sejauh d (m) dan diberi tegangan V (V), timbul medan listrik seragam di antara kedua pelat. Kuat medan listrik E (V/m) dihitung dengan "E = V ÷ d" dan berbanding terbalik dengan jarak d.
平行板コンデンサの静電容量C(F)は、極板の面積S(m²)と絶縁物の誘電率ε(イプシロン)に比例し、極板間距離d(m)に反比例します(C=ε×S÷d)。面積が広く隙間が狭いほど電気を多く蓄えられます。
Kapasitansi C (F) kapasitor pelat sejajar berbanding lurus dengan luas pelat S (m²) dan permitivitas ε (epsilon) bahan isolator, serta berbanding terbalik dengan jarak antar-pelat d (m) (C = ε × S ÷ d). Semakin luas pelat dan semakin sempit celahnya, semakin banyak muatan listrik yang tersimpan.

Poin penting
- クーロンの法則:静電気力Fは電荷の積「Q1×Q2」に比例し、距離の2乗「r²」に反比例する(距離が2倍なら力は1/4)。
Hukum Coulomb: Gaya elektrostatik F sebanding dengan hasil kali muatan "Q1 × Q2" dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak "r²" (jarak 2 kali lipat membuat gaya menjadi 1/4). - 平行板コンデンサの電界の強さE(V/m)は「E=V÷d」で計算する(dは必ずメートルmに換算する)。
Kuat medan listrik E (V/m) kapasitor pelat sejajar dihitung dengan "E = V ÷ d" (wajib ubah jarak d ke satuan meter m). - 静電容量C(F)は「C=ε×S÷d」で表され、比誘電率εrの誘電体を入れると容量はεr倍になる。
Kapasitansi C (F) dinyatakan dengan "C = ε × S ÷ d"; menyisipkan dielektrik berpermitivitas relatif εr akan melipatgandakan kapasitansi sebesar εr kali. - 【例】極板間距離 d = 4mm(0.004m)の平行板コンデンサに直流電圧 V = 200Vを加えたとき → 電界の強さ E = 200 ÷ 0.004 = 50,000V/m = 50kV/m
Contoh: Kapasitor pelat sejajar dengan jarak antar-pelat d = 4mm (0,004m) diberi tegangan DC V = 200V → Kuat medan listrik E = 200 ÷ 0,004 = 50.000V/m = 50kV/m
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| クーロンの法則 | hukum Coulomb |
| 電界の強さ(E=V÷d) | kuat medan listrik (E = V ÷ d) |
| 静電容量(C) | kapasitansi (C) |
| 誘電率(ε) | permitivitas (ε) |
コンデンサの直並列接続・分圧と静電エネルギー
Hubungan Seri-Paralel Kapasitor, Pembagian Tegangan dan Energi Elektrostatik
静電容量C(F)のコンデンサに電圧V(V)を加えたときに蓄えられる電荷Q(C:クーロン)は「Q=C×V」であり、コンデンサ内部に蓄えられる静電エネルギーW(J:ジュール)は「W=0.5×C×V²=0.5×Q×V」となります。
Ketika tegangan V (V) diberikan pada kapasitor berkapasitansi C (F), muatan listrik Q (C: coulomb) yang tersimpan adalah "Q = C × V", dan energi elektrostatik W (J: joule) yang tersimpan di dalam kapasitor adalah "W = 0,5 × C × V² = 0,5 × Q × V".
試験で特に注意すべきなのは単位の換算です。静電容量は「μF(マイクロファラド=10⁻⁶F)」で与えられることが多いため、電圧Vが何百ボルトから何千ボルトのときに10⁻⁶を掛けてジュール(J)に直します。
Hal yang paling perlu diperhatikan saat ujian adalah konversi satuan. Karena kapasitansi sering diberikan dalam "μF (mikrofarad = 10⁻⁶F)", saat tegangan V bernilai ratusan hingga ribuan volt, kalikan dengan 10⁻⁶ untuk mengubahnya ke satuan joule (J).
複数のコンデンサをつなぐ場合、合成静電容量Cの計算式は抵抗のときと正反対になります。並列接続では極板面積が増えるため単純な和「C=C1+C2」になり、直列接続では和分の積「C=(C1×C2)÷(C1+C2)」になります。
Saat menyambung beberapa kapasitor, rumus kapasitansi gabungan C berkebalikan dengan resistor. Hubungan paralel menambah luas pelat sehingga dijumlahkan biasa "C = C1 + C2", sedangkan hubungan seri memakai hasil kali dibagi jumlah "C = (C1 × C2) ÷ (C1 + C2)".
2つのコンデンサC1とC2を直列接続して電源電圧Vを加えると、両方のコンデンサには全く同じ電荷Qが蓄えられます。そのため、各コンデンサにかかる電圧は静電容量の逆比に分圧され、容量が小さい方に高い電圧がかかります。
Bila dua kapasitor C1 dan C2 dihubungkan seri pada tegangan sumber V, kedua kapasitor menyimpan muatan Q yang persis sama. Oleh karena itu, tegangan pada tiap kapasitor terbagi berbanding terbalik dengan kapasitansinya, sehingga kapasitor yang lebih kecil menerima tegangan lebih tinggi.
Poin penting
- 蓄えられる電荷は「Q=C×V(C)」、静電エネルギーは「W=0.5×C×V²(J)」で求める(1μF=10⁻⁶F)。
Muatan tersimpan adalah "Q = C × V (C)", dan energi elektrostatik adalah "W = 0,5 × C × V² (J)" (ingat 1μF = 10⁻⁶F). - 合成静電容量は抵抗と逆で、並列接続が足し算「C1+C2」、2個の直列接続が「(C1×C2)÷(C1+C2)」。
Kapasitansi gabungan berkebalikan dengan resistor: paralel dijumlahkan "C1 + C2", sedangkan 2 kapasitor seri memakai "(C1 × C2) ÷ (C1 + C2)". - 直列接続では電荷Qが等しくなり、電圧は容量の逆比に分圧される:「V1=V×C2÷(C1+C2)」。
Pada hubungan seri, muatan Q sama besar dan tegangan terbagi berbanding terbalik dengan kapasitansi: "V1 = V × C2 ÷ (C1 + C2)". - 【例】静電容量 C = 20μF のコンデンサに直流電圧 V = 500V を充電したとき → 静電エネルギー W = 0.5 ×(20 × 10⁻⁶)× 500² = 2.5J
Contoh: Mengisi kapasitor C = 20μF dengan tegangan DC V = 500V → Energi elektrostatik W = 0,5 × (20 × 10⁻⁶) × 500² = 2,5J
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 静電エネルギー(W=0.5CV²) | energi elektrostatik (W = 0,5CV²) |
| 電荷(Q=CV) | muatan listrik (Q = CV) |
| 合成静電容量 | kapasitansi gabungan |
| 容量の逆比による分圧 | pembagian tegangan berbanding terbalik kapasitas |
電磁誘導・自己インダクタンスと鉄心入りコイルの特性
Induksi Elektromagnetik, Induktansi Diri dan Karakteristik Kumparan Berinti Besi
コイルを貫く磁束Φ(ウェーバ:Wb)が時間とともに変化すると、その変化を妨げる向き(レンツの法則)に誘導起電力e(V)が生じます。これをファラデーの電磁誘導の法則といい、変圧器や発電機の原理となります。
Apabila fluks magnet φ (weber: Wb) yang menembus kumparan berubah terhadap waktu, timbul gaya gerak listrik induksi e (V) ke arah yang menentang perubahan tersebut (Hukum Lenz). Ini disebut Hukum Induksi Elektromagnetik Faraday yang menjadi prinsip kerja transformator dan generator.
自分自身のコイルに流れる電流I(A)が変化したときに生じる起電力の大きさは、自己インダクタンスL(ヘンリー:H)を用いて「e=L×(ΔI÷Δt)」と表されます。またコイルが蓄える電磁エネルギーは「W=0.5×L×I²(J)」です。
Besarnya GGL yang timbul saat arus I (A) pada kumparan itu sendiri berubah dinyatakan dengan induktansi diri L (henry: H) sebagai "e = L × (ΔI ÷ Δt)". Energi elektromagnetik yang tersimpan di dalam kumparan adalah "W = 0,5 × L × I² (J)".
コイルの自己インダクタンスLは、鉄心の透磁率μ(ミュー)と断面積Sに比例し、磁路の長さlに反比例し、さらにコイルの「巻数Nの2乗(N²)」に比例します。巻数を2倍にするとインダクタンスLは4倍になります。
Induktansi diri L suatu kumparan berbanding lurus dengan permeabilitas magnetik μ (mu) dan luas penampang S inti besi, berbanding terbalik dengan panjang jalur magnet l, serta berbanding lurus dengan "kuadrat jumlah lilitan N (N²)". Menggandakan lilitan N sebanyak 2 kali membuat induktansi L menjadi 4 kali lipat.
したがって、鉄心入りコイルに交流電圧V(周波数f)を加えたとき、誘導性リアクタンス「XL=2πfL」によって電流「I=V÷XL」が制限制御されます。運転中に鉄心を引き抜くと透磁率μが激減してLとXLが小さくなり、過大な電流Iが流れます。
Oleh sebab itu, saat tegangan AC V (frekuensi f) diberikan pada kumparan berinti besi, arus "I = V ÷ XL" dibatasi oleh reaktansi induktif "XL = 2πfL". Jika inti besi ditarik keluar saat beroperasi, permeabilitas μ turun drastis sehingga L dan XL mengecil dan mengakibatkan arus I melonjak sangat besar.
Poin penting
- 自己誘導起電力は「e=L×(ΔI÷Δt)(V)」、コイルに蓄えられる電磁エネルギーは「W=0.5×L×I²(J)」。
GGL induksi diri adalah "e = L × (ΔI ÷ Δt) (V)", dan energi elektromagnetik yang tersimpan pada kumparan adalah "W = 0,5 × L × I² (J)". - コイルの自己インダクタンスL(H)は、透磁率μと巻数の2乗「N²」に比例する。
Induktansi diri L (H) kumparan berbanding lurus dengan permeabilitas μ dan kuadrat jumlah lilitan "N²". - 交流電源につないだコイルから鉄心を抜くと、インダクタンスLが減って電流Iが大きく増加する。
Mencabut inti besi dari kumparan yang terhubung ke sumber AC akan menurunkan induktansi L dan membuat arus I meningkat tajam. - 【例】自己インダクタンス L = 0.4H のコイルに電流 I = 5A が流れているとき → 蓄えられる電磁エネルギー W = 0.5 × 0.4 × 5² = 5J
Contoh: Kumparan dengan induktansi diri L = 0,4H dialiri arus I = 5A → Energi elektromagnetik tersimpan W = 0,5 × 0,4 × 5² = 5J
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 電磁誘導の法則 | hukum induksi elektromagnetik |
| 自己インダクタンス(L) | induktansi diri (L) |
| 透磁率(μ) | permeabilitas magnetik (μ) |
| 電磁エネルギー(W=0.5LI²) | energi elektromagnetik (W = 0,5LI²) |
キルヒホッフの法則(2電源回路)とホイートストンブリッジ回路
Hukum Kirchhoff (Rangkaian 2 Sumber) dan Rangkaian Jembatan Wheatstone
問2では直流回路の計算が必ず1問出題されます。第一種では単なる直並列合成だけでなく、2つの直流電源を持つ回路や、ブリッジ回路の2点間の電位差(電圧Vab)を求める問題が頻出です。
Pada Soal 2 selalu keluar 1 soal perhitungan rangkaian DC. Pada Kelas 1, selain rangkaian seri-paralel biasa, sangat sering keluar rangkaian DC dengan 2 sumber tegangan atau soal mencari beda potensial (tegangan Vab) di antara 2 titik pada rangkaian jembatan.
キルヒホッフの第1法則(電流則)は「接続点に流れ込む電流の和と流れ出る電流の和は等しい」、第2法則(電圧則)は「任意の閉回路(ループ)において起電力の和と電圧降下(I×R)の和は等しい」という法則です。
Hukum Kirchhoff ke-1 (Hukum Arus) menyatakan "jumlah arus yang masuk ke titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar", sedangkan Hukum ke-2 (Hukum Tegangan) menyatakan "pada setiap loop tertutup, jumlah GGL sumber sama dengan jumlah penurunan tegangan (I × R)".
また4つの抵抗R1・R2・R3・R4をひし形に組んだホイートストンブリッジ回路では、向かい合う対辺の抵抗の積が等しい「R1×R4=R2×R3」のときに平衡状態となり、中央の検流計(または電流計)に流れる電流は0Aになります。
Pada rangkaian jembatan Wheatstone yang menyusun 4 resistor R1, R2, R3, R4 berbentuk belah ketupat, bila hasil kali resistor yang berhadapan sama besar "R1 × R4 = R2 × R3", maka tercapai keadaan seimbang dan arus yang melewati galvanometer (atau amperemeter) di tengah menjadi 0 A.
平衡していないブリッジ回路で中央の2点a−b間の電位差Vabを求める問題では、基準点(0V)を決めて各枝の分圧比から点aの電位Vaと点bの電位Vbを別々に計算し、その差「Vab=|Va−Vb|」をとると一瞬で解けます。
Untuk mencari beda potensial Vab antara 2 titik tengah a–b pada jembatan yang tidak seimbang, tetapkan titik acuan (0 V), hitung potensial Va dan Vb secara terpisah dari rasio pembagian tegangan tiap cabang, lalu ambil selisihnya "Vab = |Va − Vb|".
Poin penting
- キルヒホッフ第1法則は「接続点の流入電流=流出電流」、第2法則は「閉回路の起電力の和=電圧降下の和」。
Hukum Kirchhoff 1: "Arus masuk titik cabang = arus keluar"; Hukum 2: "Jumlah GGL = jumlah jatuh tegangan pada rangkaian tertutup". - ホイートストンブリッジの平衡条件は対辺の積「R1×R4=R2×R3」であり、このとき中央の枝の電流は0Aになる。
Syarat seimbang jembatan Wheatstone adalah hasil kali sisi berhadapan "R1 × R4 = R2 × R3", di mana arus cabang tengah menjadi 0 A. - 2点a−b間の電圧Vabは、各直列枝の分圧計算で電位Vaと電位Vbを求めて引き算する。
Tegangan Vab antara 2 titik a–b dihitung cepat dengan mencari potensial pembagian tegangan Va dan Vb pada tiap cabang seri lalu dikurangkan. - 【例】電源 100V に対し、左枝が 20Ωと 30Ωの直列、右枝が 25Ωと 25Ωの直列のとき → 中間点の電位は Va = 100 × 30 ÷ 50 = 60V、Vb = 100 × 25 ÷ 50 = 50V となり、電位差 Vab = 60 − 50 = 10V
Contoh: Terhadap sumber 100V, cabang kiri berisi seri 20Ω dan 30Ω sedangkan cabang kanan berisi seri 25Ω dan 25Ω → Potensial titik tengah Va = 100 × 30 ÷ 50 = 60V dan Vb = 100 × 25 ÷ 50 = 50V, sehingga beda potensial Vab = 60 − 50 = 10V
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| キルヒホッフの法則 | hukum Kirchhoff |
| ホイートストンブリッジ回路 | rangkaian jembatan Wheatstone |
| 平衡条件(R1×R4=R2×R3) | syarat keseimbangan (R1 × R4 = R2 × R3) |
| 電位差(Vab) | beda potensial (Vab) |
正弦波交流(周期・周波数・角周波数)と周波数変化時のリアクタンス
AC Gelombang Sinus (Periode, Frekuensi, Frekuensi Sudut) dan Reaktansi Saat Frekuensi Berubah
問3では単相交流回路が出題されます。正弦波交流が1回の波を描くのにかかる時間を「周期T(s:秒)」、1秒間に繰り返す波の数を「周波数f(Hz:ヘルツ)」といい、「f=1÷T」の関係があります。
Soal 3 menguji rangkaian AC 1 fasa. Waktu yang dibutuhkan gelombang sinus AC untuk menempuh 1 gelombang penuh disebut "periode T (s: detik)", dan jumlah gelombang per detik disebut "frekuensi f (Hz: hertz)", dengan hubungan "f = 1 ÷ T".
また1秒間に進む角度(ラジアン)を「角周波数ω(オメガ:rad/s)」といい、「ω=2πf=2π÷T(π≈3.14)」で求めます。周波数f=50Hz(周期T=20ms=0.02s)のとき、角周波数は「ω=2×3.14×50=314rad/s」となります。
Sudut (radian) yang ditempuh per detik disebut "frekuensi sudut ω (omega: rad/s)", dihitung dengan "ω = 2πf = 2π ÷ T (π ≈ 3,14)". Saat frekuensi f = 50Hz (periode T = 20ms = 0,02s), frekuensi sudutnya adalah "ω = 2 × 3,14 × 50 = 314 rad/s".
正弦波交流の最大値Vmは実効値Vの√2倍(Vm=√2×V≈1.41×V)、平均値Vavは最大値の2÷π倍です。日常の100Vや200Vという表示はすべて「実効値」を表しています。
Nilai maksimum Vm gelombang sinus adalah √2 kali nilai efektif V (Vm = √2 × V ≈ 1,41 × V), dan nilai rata-rata Vav adalah 2 ÷ π kali nilai maksimum. Angka tegangan 100V atau 200V sehari-hari semuanya menunjukkan "nilai efektif (RMS)".
コイルの誘導性リアクタンス「XL=ωL=2πfL(Ω)」は周波数fに比例し、コンデンサの容量性リアクタンス「XC=1÷(ωC)=1÷(2πfC)(Ω)」は周波数fに反比例します。電源周波数が50Hzから60Hz(1.2倍)に変わると、XLは1.2倍に増え、XCは1÷1.2倍に減ります。
Reaktansi induktif kumparan "XL = ωL = 2πfL (Ω)" sebanding dengan frekuensi f, sedangkan reaktansi kapasitif kapasitor "XC = 1 ÷ (ωC) = 1 ÷ (2πfC) (Ω)" berbanding terbalik dengan frekuensi f. Jika frekuensi sumber berubah dari 50Hz ke 60Hz (1,2 kali), XL naik 1,2 kali dan XC turun menjadi 1 ÷ 1,2 kali.
Poin penting
- 周波数は「f=1÷T(Hz)」、角周波数は「ω=2πf(rad/s)」であり、f=50Hz(T=20ms)なら「ω≈314rad/s」。
Frekuensi adalah "f = 1 ÷ T (Hz)", frekuensi sudut adalah "ω = 2πf (rad/s)"; jika f = 50Hz (T = 20ms) maka "ω ≈ 314 rad/s". - 正弦波交流の最大値は実効値の√2倍:「Vm=√2×V」。
Nilai maksimum AC gelombang sinus adalah √2 kali nilai efektif: "Vm = √2 × V". - コイルの「XL=2πfL」は周波数fに比例し、コンデンサの「XC=1÷(2πfC)」は周波数fに反比例する。
Kumparan "XL = 2πfL" berbanding lurus dengan frekuensi f, sedangkan kapasitor "XC = 1 ÷ (2πfC)" berbanding terbalik dengan frekuensi f. - 【例】50Hzのとき XL = 10Ω、XC = 12Ωの直列回路を 60Hz(1.2倍)の電源につないだとき → 新しい XL' = 10 × 1.2 = 12Ω、XC' = 12 ÷ 1.2 = 10Ω となり、合成リアクタンス X = 12 − 10 = 2Ω
Contoh: Rangkaian seri dengan XL = 10Ω dan XC = 12Ω pada 50Hz dihubungkan ke sumber 60Hz (1,2 kali) → Nilai baru XL' = 10 × 1,2 = 12Ω dan XC' = 12 ÷ 1,2 = 10Ω, sehingga reaktansi gabungan X = 12 − 10 = 2Ω
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 周期(T)と周波数(f) | periode (T) dan frekuensi (f) |
| 角周波数(ω=2πf) | frekuensi sudut (ω = 2πf) |
| 誘導性リアクタンス(XL) | reaktansi induktif (XL) |
| 容量性リアクタンス(XC) | reaktansi kapasitif (XC) |
単相交流R-L-C直並列回路・共振と半波整流回路
Rangkaian Seri/Paralel R-L-C AC 1 Fasa, Resonansi dan Penyearah Setengah Gelombang
抵抗RとリアクタンスXL・XCが直列につながった回路の合成インピーダンスZ(Ω)は「Z=√(R²+(XL−XC)²)」で求め、力率cosθは「cosθ=R÷Z」となります。XL=XCのときは直列共振となり、リアクタンスが打ち消し合って「Z=R、力率cosθ=1(100%)」になります。
Pada rangkaian seri resistor R dan reaktansi XL, XC, impedansi gabungan Z (Ω) adalah "Z = √(R² + (XL − XC)²)" dan faktor daya cosθ adalah "cosθ = R ÷ Z". Saat XL = XC terjadi resonansi seri di mana reaktansi saling meniadakan sehingga "Z = R dan faktor daya cosθ = 1 (100%)".
一方、抵抗Rの枝とリアクタンスXの枝が並列につながった回路では、各枝に同じ電源電圧Vがかかります。抵抗の電流「IR=V÷R」とリアクタンスの電流「IX=V÷X」は位相が90度ずれるため、全電流は「I=√(IR²+IX²)」、力率は「cosθ=IR÷I」で求めます。
Sebaliknya, pada rangkaian paralel cabang resistor R dan cabang reaktansi X, tiap cabang menerima tegangan sumber V yang sama. Karena arus resistor "IR = V ÷ R" dan arus reaktansi "IX = V ÷ X" berbeda fasa 90 derajat, arus totalnya "I = √(IR² + IX²)" dan faktor dayanya "cosθ = IR ÷ I".
また問4で頻出なのが、交流電源(実効値V)に理想的な「半導体ダイオード」1個と抵抗Rを直列につないだ「半波整流回路」の消費電力Pを求める問題です。
Selain itu, soal langganan di nomor 4 adalah menghitung konsumsi daya P pada "rangkaian penyearah setengah gelombang" yang menghubungkan sumber AC (nilai efektif V) secara seri dengan 1 buah "dioda semikonduktor" ideal dan resistor R.
ダイオードは一方向(順方向)にしか電流を通さないため、交流の1周期のうち正の半周期だけ電流が流れ、負の半周期は電流が0Aになります。したがって、抵抗Rで消費される平均電力Pはダイオードがないときの「半分(1/2)」、すなわち「P=V²÷(2×R)(W)」になります。
Karena dioda hanya melewatkan arus ke satu arah (arah maju), dalam 1 periode AC arus hanya mengalir pada setengah siklus positif dan bernilai 0 A pada setengah siklus negatif. Akibatnya, daya rata-rata P yang dikonsumsi resistor R menjadi "setengahnya (1/2)" dibanding tanpa dioda, yaitu "P = V² ÷ (2 × R) (W)".

Poin penting
- R-X並列回路では電流の直角三角形を作り、全電流「I=√(IR²+IX²)」、力率「cosθ=IR÷I」で計算する。
Pada rangkaian paralel R-X, gunakan segitiga siku-siku arus untuk menghitung arus total "I = √(IR² + IX²)" dan faktor daya "cosθ = IR ÷ I". - XL=XCとなる共振状態では、無効電流またはリアクタンス電圧が打ち消し合い、回路全体の力率cosθは1(100%)になる。
Pada keadaan resonansi XL = XC, arus reaktif atau tegangan reaktansi saling meniadakan sehingga faktor daya seluruh rangkaian cosθ = 1 (100%). - ダイオード1個の半波整流回路では正の半周期しか電流が流れないため、抵抗Rの消費電力は半分の「P=V²÷(2×R)(W)」になる。
Pada penyearah setengah gelombang 1 dioda, arus hanya mengalir setengah siklus sehingga konsumsi daya resistor R menjadi setengahnya: "P = V² ÷ (2 × R) (W)". - 【例】実効値 V = 100V の正弦波交流電源にダイオードと抵抗 R = 10Ωを直列接続したとき → 消費電力 P = 100² ÷(2 × 10)= 500W(1,000Wではないことに注意!)
Contoh: Menyambung seri dioda dan resistor R = 10Ω ke sumber AC sinus bernilai efektif V = 100V → Konsumsi daya P = 100² ÷ (2 × 10) = 500W (hati-hati jebakan 1.000W!)
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| インピーダンス(Z)と力率(cosθ) | impedansi (Z) dan faktor daya (cosθ) |
| 共振状態(XL=XC) | keadaan resonansi (XL = XC) |
| 半波整流回路 | rangkaian penyearah setengah gelombang |
| 半導体ダイオード | dioda semikonduktor |
対称三相3線式交流回路(Y結線・Δ結線・Δ-Y変換)
Rangkaian AC 3 Fasa 3 Kawat Simetris (Hubungan Y, Hubungan Δ, Transformasi Δ-Y)
問5は必ず三相交流回路の計算問題です。Y結線(星形)では線電流Ilと相電流Ipが等しく(Il=Ip)、線間電圧Vlは相電圧Vpの√3倍(Vl=√3×Vp、よってVp=Vl÷√3)になります。
Soal 5 selalu berupa perhitungan rangkaian AC 3 fasa. Pada hubungan bintang (Y), arus saluran Il sama dengan arus fasa Ip (Il = Ip), dan tegangan antar-saluran Vl adalah √3 kali tegangan fasa Vp (Vl = √3 × Vp, sehingga Vp = Vl ÷ √3).
一方、Δ結線(環状・デルタ)では線間電圧Vlと相電圧Vpが等しく(Vl=Vp)、線電流Ilは相電流Ipの√3倍(Il=√3×Ip)になります。三相電力Pはどちらの結線でも「P=√3×Vl×Il×cosθ=3×Ip²×R(W)」です。
Sebaliknya, pada hubungan delta (Δ), tegangan antar-saluran Vl sama dengan tegangan fasa Vp (Vl = Vp), dan arus saluran Il adalah √3 kali arus fasa Ip (Il = √3 × Ip). Daya 3 fasa P pada kedua hubungan adalah "P = √3 × Vl × Il × cosθ = 3 × Ip² × R (W)".
第一種で特に重要なテクニックが「Δ-Y等価変換」です。1相あたりRΔ(Ω)の抵抗3個をΔ結線した負荷は、抵抗値を「3分の1(RY=RΔ÷3)」にしたY結線負荷と完全に等価になります(逆にY結線からΔ結線に変えると電流と電力は3倍になります)。
Teknik terpenting di Kelas 1 adalah "transformasi ekuivalen Δ-Y". Beban 3 resistor masing-masing RΔ (Ω) yang dihubungkan Δ sepenuhnya ekuivalen dengan beban hubungan Y yang nilai hambatannya dijadikan "sepertiga (RY = RΔ ÷ 3)" (sebaliknya, mengubah beban Y ke Δ melipatgandakan arus dan daya menjadi 3 kali).
この変換を使えば、電線路に抵抗rがある回路や、Y結線負荷とΔ結線負荷が並列につながった複合回路でも、Δ結線を「RY=RΔ÷3」のY結線に置き換えて1相分の等価回路で簡単に線電流Ilを計算できます。
Dengan transformasi ini, baik pada rangkaian yang memiliki hambatan saluran r maupun rangkaian gabungan beban Y dan beban Δ paralel, cukup ubah beban Δ menjadi hubungan Y "RY = RΔ ÷ 3" lalu hitung arus saluran Il dengan mudah menggunakan rangkaian ekuivalen 1 fasa.

Poin penting
- Y結線は「Vp=Vl÷√3、Il=Ip」、Δ結線は「Vp=Vl、Il=√3×Ip」、三相電力は「P=√3×Vl×Il×cosθ=3×Ip²×R」。
Hubungan Y: "Vp = Vl ÷ √3, Il = Ip"; Hubungan Δ: "Vp = Vl, Il = √3 × Ip"; Daya 3 fasa: "P = √3 × Vl × Il × cosθ = 3 × Ip² × R". - Δ-Y等価変換:Δ結線のインピーダンスZΔは、1/3の値「ZY=ZΔ÷3」のY結線に置き換えることができる。
Transformasi ekuivalen Δ-Y: Impedansi ZΔ pada hubungan Δ dapat diganti dengan hubungan Y bernilai 1/3 yaitu "ZY = ZΔ ÷ 3". - 1相の抵抗RのY結線負荷とΔ結線負荷を同じ電源Vに並列接続すると、Δ側にはY側の3倍の線電流が流れ、合計線電流は「4V÷(√3R)」となる。
Jika beban Y (R tiap fasa) dan beban Δ (R tiap fasa) dihubungkan paralel pada sumber V yang sama, sisi Δ menarik arus saluran 3 kali sisi Y dan total arus saluran menjadi "4V ÷ (√3R)". - 【例】線間電圧 V = 200V の三相電源に、1相 R = 8Ω、XL = 6Ω(Z = 10Ω)の Y結線負荷を接続 → 相電圧 Vp = 200 ÷ 1.73 ≈ 115.6V、線電流 Il = 115.6 ÷ 10 ≈ 11.6A、抵抗Rの電圧 VR = 11.6 × 8 ≈ 92.5V
Contoh: Sumber 3 fasa tegangan saluran V = 200V dihubungkan ke beban Y dengan R = 8Ω, XL = 6Ω (Z = 10Ω) tiap fasa → Tegangan fasa Vp = 200 ÷ 1,73 ≈ 115,6V, arus saluran Il = 115,6 ÷ 10 ≈ 11,6A, tegangan pada R adalah VR = 11,6 × 8 ≈ 92,5V
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| Y結線(星形結線) | hubungan Y (hubungan bintang) |
| Δ結線(三角結線) | hubungan Δ (hubungan segitiga/delta) |
| Δ-Y等価変換(RY=RΔ÷3) | transformasi ekuivalen Δ-Y (RY = RΔ ÷ 3) |
| 三相消費電力 | konsumsi daya 3 fasa |
試験によく出るポイントと覚え方
Poin yang Sering Keluar di Ujian & Cara Menghafal
問1のコンデンサ計算では、「1μF=10⁻⁶F」と「1mm=10⁻³m」の単位換算が勝負の分かれ目です。静電エネルギー「W=0.5×C×V²」では0.5を掛け忘れた2倍の数値が必ず選択肢にあるため注意しましょう。
Pada hitungan kapasitor Soal 1, konversi satuan "1μF = 10⁻⁶F" dan "1mm = 10⁻³m" adalah penentu kemenangan. Pada rumus energi elektrostatik "W = 0,5 × C × V²", pilihan jawaban selalu menyediakan angka jebakan 2 kali lipat akibat lupa mengalikan 0,5.
問4の「ダイオード1個を使った半波整流回路」は超頻出のサービス問題です。波形の上半分しか通らないため、消費電力Pは通常の交流回路(V²÷R)のちょうど半分「P=V²÷(2R)」になると即答してください。
Soal "rangkaian penyearah setengah gelombang dengan 1 dioda" pada Soal 4 adalah soal bonus yang sangat sering muncul. Karena hanya separuh atas gelombang yang lewat, langsung jawab konsumsi daya P adalah separuh rangkaian AC biasa: "P = V² ÷ (2R)".
問5の三相交流では、文字式で電力Pや電流Iを問う問題もよく出ます。Δ結線の1相インピーダンスが「Z=√(R²+X²)」のとき、相電流は「Ip=V÷Z」、全消費電力は「P=3×Ip²×R=3V²R÷(R²+X²)」となります。
Pada Soal 5 tentang AC 3 fasa, soal rumus aljabar untuk daya P atau arus I juga sering keluar. Bila impedansi 1 fasa hubungan Δ adalah "Z = √(R² + X²)", maka arus fasa "Ip = V ÷ Z" dan daya total 3 fasa adalah "P = 3 × Ip² × R = 3V²R ÷ (R² + X²)".
Poin penting
- コンデンサの公式3点セット:電界「E=V÷d(V/m)」、電荷「Q=CV(C)」、静電エネルギー「W=0.5CV²(J)」。
Paket 3 rumus kapasitor: Medan listrik "E = V ÷ d (V/m)", Muatan "Q = CV (C)", Energi elektrostatik "W = 0,5CV² (J)". - ブリッジ平衡条件:向かい合う対辺の抵抗の積が等しい「R1×R4=R2×R3」のとき、中央の電流は0Aになる。
Syarat seimbang jembatan: Saat hasil kali resistor berhadapan sama besar "R1 × R4 = R2 × R3", arus di cabang tengah adalah 0 A. - 周波数fが50Hz→60Hz(1.2倍)になると、コイルのXLは「1.2倍」、コンデンサのXCは「1÷1.2倍」に変化する。
Ketika frekuensi f naik dari 50Hz → 60Hz (1,2 kali), XL kumparan menjadi "1,2 kali" dan XC kapasitor menjadi "1 ÷ 1,2 kali". - 半波整流回路の鉄則:ダイオード1個を入れると、抵抗Rの消費電力は半分の「P=V²÷(2R)」になる。
Aturan mutlak penyearah setengah gelombang: Memasang 1 dioda membuat konsumsi daya resistor R menjadi separuhnya "P = V² ÷ (2R)". - Δ-Y変換の鉄則:Δ結線の抵抗RΔは「RY=RΔ÷3」のY結線と等価であり、同じ抵抗ならΔ結線はY結線の3倍の電流・電力になる。
Aturan transformasi Δ-Y: Resistor RΔ hubungan Δ ekuivalen dengan "RY = RΔ ÷ 3" hubungan Y; untuk resistor bernilai sama, hubungan Δ menghasilkan arus dan daya 3 kali hubungan Y.
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 単位換算(μF・mm) | konversi satuan (μF, mm) |
| 半波整流の電力(V²÷2R) | daya penyearah setengah gelombang (V² ÷ 2R) |
| 直列共振と並列共振 | resonansi seri dan resonansi paralel |
| 1相分等価回路 | rangkaian ekuivalen per fasa |
Teori Dasar Kelistrikan
Latihan soal bab ini di aplikasiReferensi resmi
- 一般財団法人 電気技術者試験センター「第一種電気工事士学科試験 出題範囲・出題例(1. 電気に関する基礎理論)」 — https://www.shiken.or.jp/construction/first/department/
- 経済産業省「電気工事士法施行規則 第10条(第一種電気工事士試験の科目)」 — https://www.meti.go.jp/policy/safety_security/industrial_safety/sangyo/electric/