電気の追いかけっこを可視化！Scratchで体験する「交流回路」の不思議「交流回路と位相のずれ」

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

私たちの暮らしを支える電気。でも、目に見えない電気の動きをイメージするのは、なかなか大変なことですよね。特に「交流」の世界では、電流と電圧がまるで追いかけっこをしているような、不思議なリズムで動いています。

理科の授業で「位相（いそう）」という言葉を聞いて、頭を抱えたことはありませんか？「進む」とか「遅れる」と言われても、ピンとこないのが普通です。そこで今回は、電気の動きを円の回転として見える化したシミュレーションを作成しました。これを見れば、難解な交流回路がまるで「ダンスのステップ」のように楽しく理解できるはずです！

抵抗における電流と電圧の位相：息ぴったりのダンス

まずは、もっとも素直な抵抗から見ていきましょう。抵抗に交流電圧をかけたとき、電流と電圧は同位相という関係になります。

これは、二人のダンサーが完璧に息を合わせて、同じタイミングで手足を動かしているような状態です。シミュレーションでは、二本の針がぴったり重なって回転しているのがわかります。この「ズレがない」感覚を、ぜひ自分の手で動かして確かめてみてください。

コンデンサー：電流が先走る「せっかち」な世界

次に、電気を蓄える装置、コンデンサーについて見てみましょう。ここでは少し不思議なことが起こります。なんと、電流が電圧よりも先行して回転を始めるのです。

なぜこんなことが起きるのでしょうか？コンデンサーは「電気を貯めるバケツ」のようなものです。バケツに水（電荷）が溜まって水位（電圧）が上がるためには、まず先に水（電流）を注ぎ込まなければなりません。だから「電流が先、電圧が後」になるのですね。シミュレーションで、電流の針が電圧をリードする様子に注目してみてください。

コイル：電圧がリードする「のんびり」な世界

最後に、ぐるぐる巻きの導線、コイルです。コイルの場合はコンデンサーとは逆で、電圧が電流よりも先行して回転します。

コイルには「電流の変化を邪魔しようとする」という、ちょっとへそ曲がりな性質があります。電流を流そうとしても、コイルが必死に抵抗するため、実際に電流が流れ始めるまでには時間がかかってしまうのです。その結果、まず「流そうとする力（電圧）」が先に立ち上がり、後から「実際の流れ（電流）」がついてくることになります。

教科書の数式だけでは伝えにくい電気の個性も、このように動きとともに観察すると、驚くほどスッと腑に落ちることがあります。もし周りで「物理が苦手！」と悩んでいる中学生や高校生がいたら、ぜひこのシミュレーションを教えてあげてください。目に見えない電気の世界が、きっと身近に感じられるはずですよ。

お問い合わせ・ご依頼について

科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！

科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• 「ネイチャーティーチャー」（TBS）に出演しました。Tverにて11月3日（火）まで配信中です。

• サタプラ（MBS）にて「日常に潜む！ピンチ脱出法について」のコーナーに出演しました。Tverにて11月7日（土）まで配信中です。

• 11月4日（水）　ZIP（日本テレビ）7:20頃放送予定（科学監修）
• 11月27日（金）　テレビ監修番組放送予定
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

１１月のイチオシ実験！

どうして結露は起こるのか？結露を防ぐためには？実験で確かめよう！

書籍のお知らせ

• 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
  『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
  
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
  

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。

• 
  つながっていないのに光る! コイルの上のLEDが一瞬だけ点灯する相互誘導の不思議2026年11月3日
• 
  たった2つの設定でタイピングが激変! Macの「キーのリピート」を試してみた2026年11月3日
• 
  3色の光で白をつくる! 生徒が思わず声をあげた「3色LEDライト」の魅力2026年11月2日
• 
  台所洗剤をぬるだけで窓の結露が消える!? 水滴が広がる科学のひみつ2026年11月1日
• 
  【監修・出演】そで口に安全ピンをつけると静電気が逃げる? サタプラ（TBS）2026年11月1日
• 
  【執筆】サクセス15秋増刊号　塩酸には酸素がない！「酸」の正体は水素イオンだった2026年10月31日
• 
  黒い粉から銀が出てくる！酸化銀の熱分解で「金属の証拠」を集めよう2026年10月30日
• 
  置くだけで充電できる秘密は？ワイヤレス充電器を分解してみた！2026年10月30日
• 
  曇りの日でも実験できる！オオカナダモと紫のライト2026年10月29日