【第二種電気工事士】直流と交流の基礎｜オームの法則・実効値・力率を整理

はじめに

「現場で直流も交流も扱っているのに、学科の問題になると急に解けない」——この感覚は現場出身者に多いです。原因のほとんどは、現場の感覚と試験の言い方がズレていることにあります。

この記事では、学科試験で問われる直流・交流の基礎を、試験に出る範囲に絞って整理します。深い理論より「何を聞かれているかわかる」状態を目標にしています。

学科試験全体の出題範囲・配点・勉強の順番は、まず学科ハブを開いて全体像をつかんでおくと迷子になりません。

→ 第二種電気工事士の学科試験とは？出題分野・合格の目安・試験時間を整理

直流と交流の比較表（暗記表）

まずはDCとACの違いを1枚の表で押さえます。試験中に迷ったらこの表に立ち戻れる、というのが理想の状態です。

「同じ電気」でも、試験では計算の枠組みがまったく違います。DCはオームの法則中心、ACは実効値・インピーダンス・力率が絡むと覚えておきましょう。

直流（DC）で押さえること

直流は電圧・電流の向きが一定の電気です。現場では制御回路の24VDCや、バッテリー電源がなじみ深いと思います。

学科で問われやすいのは以下の3点です。

オームの法則

V = I × R（電圧 = 電流 × 抵抗）の関係式です。試験では「抵抗を求めろ」「電流を求めろ」と変形して出題されます。式を変形する練習だけしておけば対応できます。

直列・並列の合成抵抗

複数の抵抗がどうつながっているかで、合成抵抗の計算方法が変わります。直列は単純な足し算、並列は逆数の和を取ります。計算の仕組みと現場での感覚を結びつけた解説は、こちらの記事が参考になります。

→ 合成抵抗の求め方について（例題あり）

電力・電力量

P = V × I（電力 = 電圧 × 電流）と、その延長にある電力量（W・h）の概念です。試験では「この回路の消費電力は何Wか」という形で出ます。

交流（AC）で押さえること

交流は電圧・電流の向きが周期的に変化する電気です。一般の電灯線（100V・200V）がそれにあたります。直流より試験での出題パターンが多いです。

周波数・周期

日本では東日本が50Hz、西日本が60Hzです。試験では「周波数と周期の関係」（T = 1/f）や、どちらの地域かで周波数が変わる点が問われることがあります。

実効値・最大値

交流は瞬間ごとに電圧が変化するため、「有効な大きさ」を表す実効値と、波形の頂点である最大値があります。家庭用100Vは実効値です。最大値は実効値の√2倍という関係が試験に出ます。

インピーダンス（抵抗・コイル・コンデンサ）

交流回路では、コイル（インダクタンス）やコンデンサも「抵抗に相当する働き」をします。これをインピーダンスと呼び、直流の抵抗とは計算方法が異なります。学科の範囲では「コイルは周波数が高いほど電流を流しにくい、コンデンサは逆」という方向性を押さえておくだけでも多くの問題に対応できます。

力率

交流回路では電圧と電流の位相がずれることがあり、その影響を表すのが力率（cosθ）です。有効電力・皮相電力・無効電力の関係と合わせて出題されます。「力率1に近いほど効率がよい」という方向感覚を持っておくと問題の意味をつかみやすいです。

現場経験者がつまずきやすいポイント

現場で直流・交流を扱っている人がつまずきやすいのは、用語の表記揺れです。

• 現場で「DC24V」と呼ぶものが、試験では「直流24V」と書かれる
• 「単相200V」「三相200V」の区別が、配線方式の問題と絡んで出てくる
• 「インピーダンス」を現場では意識しないが、試験では計算問題として出る

過去問を解くときに「この問題は直流の話か交流の話か」を最初に判断する習慣をつけると、混乱が減ります。

学科試験で問われるパターン（過去問例）

実際の出題感覚をつかむために、典型問題を2問解いてみます。どちらも基礎ですが、ここを落とすと得点源にできません。

第1問：オームの法則

200Vの電源に50Ωの抵抗を接続したとき、回路を流れる電流はいくらか。

• ア．2A
• イ．3A
• ウ．4A
• エ．5A

解答：ウ

解説：I = V ÷ R に当てはめると、I = 200 ÷ 50 = 4A。式変形だけで解ける典型問題です。

第2問：実効値と最大値

実効値100Vの交流電圧の最大値は、およそ何Vか。

• ア．約71V
• イ．約100V
• ウ．約141V
• エ．約200V

解答：ウ

解説：最大値 = 実効値 × √2 より、Vmax = 100 × 1.414 ≒ 141V。「家庭用100Vの瞬間最大は約141V」と覚えておくと一発で選べます。

まとめ

• 直流はオームの法則・合成抵抗・電力の3点が核
• 交流は実効値と最大値・インピーダンスの方向感・力率を押さえる
• 現場用語と試験用語のズレを意識して、過去問で言い回しに慣れることが近道

学科全体の出題範囲と試験の構成については、こちらを参照してください。

→ 第二種電気工事士の学科試験とは？出題分野・合格の目安・試験時間を整理

関連して、直流・交流まわりの計算を深掘りするなら次の3記事が直結します。

• → オームの法則の計算（直流回路の電圧・電流・抵抗）
• → 電力・力率の計算（有効・皮相・無効電力）
• → 三相交流の基礎（Y結線・Δ結線・線間電圧）