見えない電気を見てみよう！コイルが起こす不思議な位相差（交流回路）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
電流と電圧、実は「タイミングのズレ」があるって知っていましたか？
コンセントから流れてくる電気、実は目に見えないところで電圧と電流が「ズレて」動いていることがあるって、想像したことはありますか？普段何気なく使っている電気ですが、その正体は常に波のように上下しながら流れる「交流」。そして、その波のタイミングが、部品によって微妙にズレたり、ピッタリ揃ったりするのです。今回は、そんな電気の「隠れた動き」をセンサー（イージーセンス）を使って実際に目で見えるようにしてみました。
今回の実験では、コイルに交流電圧をかけたときの、電流と電圧の位相差を測定しました。測定時間は500ms、サンプリングレートは1000というかなり細かい設定です（今振り返ると、100msくらいの方が波の様子がもっと見やすかったかもしれません）。まずはこちらの動画をご覧ください。
グラフの中で、赤色が電圧、青色が電流を表しています。
まずは基本、抵抗の場合はピッタリ同じタイミング
はじめに、抵抗（レジスター）に交流電流を流したときの様子を見てみましょう。
このグラフを見ると、赤の電圧の波と青の電流の波が、まるで双子のようにぴったり重なって動いているのがわかります。山のタイミングも谷のタイミングも完全に一致していますね。これは、抵抗という部品が電気の流れをただ「妨げる」だけの、いわばシンプルな働きしかしていないためです。電圧が上がれば、その瞬間に電流もすぐ上がる。とても素直な関係だといえます。
コイルになると様子が一変！電圧が先、電流が後を追いかける
ところが、同じ交流電圧をコイルにかけてみると、まったく違う顔を見せてくれます。
このグラフをよく見ると、電圧のピークが先に現れて、そのあとを追いかけるように電流のピークがやってくることがわかります。まるで、鬼ごっこで電圧が先に走り出し、電流が少し遅れて追いかけているようなイメージです。この「遅れ」の大きさは、なんときっちり90度分。電圧が最大になったタイミングから、波の4分の1周期ぶん遅れて、電流が最大になるのです。
なぜコイルだけ電流が遅れるのでしょうか？
この不思議な現象の裏には、コイルならではの性質が関係しています。コイルに電流を流すと、その周りに磁場が発生します。ここで交流電流のように電流が絶えず変化し続けると、磁場も絶えず変化します。すると、コイル自身が「電流の変化を妨げようとする」性質、つまり自己誘導という現象を起こすのです。
これは、いわば電流にとってのブレーキのような働きです。電圧が「さあ、電流よ上がれ！」と促しても、コイルが生み出す逆向きの起電力（逆起電力）がその変化にブレーキをかけるため、電流はすぐには反応できず、少し遅れてついてくることになります。この「少し遅れる」性質が、目に見える形で90度の位相差として現れているというわけです。
この性質、実は身の回りのあちこちで活躍しています
このコイルの性質は、実験室の中だけの話ではありません。例えば、蛍光灯の安定器やトランス、モーター、スピーカー、そしてスマートフォンのワイヤレス充電など、コイルを使った電気製品はとてもたくさんあります。
これらの機器の中では、電圧と電流のタイミングのズレ（位相差）をうまく利用したり、逆にそのズレによるロスを減らす工夫をしたりしながら、私たちの生活を支えているのです。
普段は目に見えない電気の世界ですが、こうしてセンサーを使ってグラフ化してみると、電圧と電流という2つの主役が、まるでダンスのようにタイミングを合わせたりズラしたりしながら動いていることがよくわかります。
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！
NEW 7/21（火）発売！ 分解問題集
- 『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。
７月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月１８日（土）２６：２０〜２７：２０ 「TIF presents ONE SONG FES. 」（フジテレビ）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- ７月３０日（水） 監修したテレビ番組放送予定
- 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
書籍のお知らせ
- 『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。
