質問: オームの法則について 再度利用させていただきます。よろしくお願いいたします。 物理の実験で、オームの法則の検証をしました。 そのとき、豆電球は、3.8v0.3a と 2.5v0.3aの規格のものを つかいました。 実験1として、直列に豆電球を2つつなぎました。 すると、2.5v0.3aの規格のものの方が明るく光りました。 そのときの電流は0.16aで、電圧は、それぞれ0.4v、0.9vでした。 実験2として、並列に豆電球をつなぐと、3.8v0.3aの規格の ものの方が明るく光りました。 そのときの電圧は、1.2vで、電流はそれぞれ0.23a、0.4aでした。 どうして、直列と並列では、豆電球の明るさが逆転するのですか? 消費電力かと思ったんですが、どうやら計算してみると違うようです。 教えてください。よろしくお願いいたします。
回答: 質問の書き方が間違っていると思います。 質問の間違いを正した結果としては 3.8v0.3a は直列では明るく、並列では暗くなります。 2.5v0.3a は直列では暗く、並列では明るくなります。 3.8v0.3aの電球をa 2.5v0.3aの電球をb として、抵抗値で検証します。 規格よりの抵抗値 a=3.8÷0.3=12.7ω b=2.5÷0.3=8.3ω 公称値ですので、この抵抗値が合っているかどうかは別として 相対比較でaの方が抵抗値が大きいです。 実験1 a=0.4÷0.16=2.5ω b=0.9÷0.16=5.6ω 実験2 a=1.2÷0.23=5.2ω b=1.2÷0.4=3ω 実験1と実験2で抵抗値が入れ違っています。 これはあり得ないので、実験1の結果を逆に考えます a=0.9v b=0.4v とします。 実験1での消費電力 a=0.9v×0.16a=0.144w (明るい) b=0.4v×0.16a=0.064w (暗い) 実験2での消費電力 a=1.2v×0.23a=0.276w (暗い) b=1.2v×0.4a=0.48w (明るい) 直列と並列で明るさが逆転する理由 直列では電流が一定となります。 電力は 電流×(電流×抵抗)となりますので、抵抗値が高い方が明るくなります。 並列では電圧が一定になります 電力は 電圧×(電圧÷抵抗) となりますので、抵抗の小さい方が明るくなります。 上記( )内は、電圧または電流を計算しています。