電熱線と豆電球の抵抗 聖光学院の入試問題です。 問題はこちらのリンクです。 http://edupa

電熱線と豆電球の抵抗

聖光学院の入試問題です。

問題はこちらのリンクです。

http://edupastaff.blog82.fc2.com/blog-entry-418. …

図11は、曲線が電熱線で、直線が豆電球のグラフです。

電熱線も豆電球も抵抗は一定ですよね。電圧=電流x抵抗　なので電圧と電流は正比例であり、直線のグラフになると思うのですが、なぜ電熱線のほうはグラフが曲線になるのでしょう？

No.2 ベストアンサー 回答者： isoworld 回答日時： 2020/01/31 17:19

白熱電球（豆電球も含む）の抵抗はかける電圧によって大きく変化し、一定ではありません（回答No.1も参照）。

電圧と電流はまったく正比例しません!!　これを専門用語で「非線形」と称します。電圧と電流が正比例するのは「線形」と言うんです。

参考までに例を上げると、家庭で使う５７W（１００V用）の白熱電球は、かける電圧が非常に低い場合（１Vくらい）は、その抵抗値は（実測すると）２０Ωくらいです。でも本来の１００Vで使うと、その抵抗値は１７５Ωになります。つまり１０倍近く抵抗値が変わるわけ。

中学や高校では、直流で、なおかつ「線形」の場合しか勉強しないはずなので、電圧と電流は正比例すると思い込みがちです。「非線形」のものまで教えると難しいことになって中学や高校では取扱いにくくなるから、単純な場合（線形の場合）しか教えないんです。

なお、中学や高校で習う電気の勉強は、たいてい直流の場合です。交流になると、また話が違ってきます。それを知らないで、交流の場合も直流と同じだと思っている人が非常に多いんです。でも、そうではありません。

この回答へのお礼

電熱線は違うんですね。知りませんでした。ありがとうございます。

お礼日時：2020/02/01 22:14

No.3 回答者： yucco_chan 回答日時： 2020/02/01 14:24

>電熱線も豆電球も抵抗は一定ですよね。

既に適切な回答がありますが、ココが違ってます。
一定じゃないのです。

No2さんが、「非線形」と回答されています。
私は、多分すれ主さんの親御さんよりも年上だと思いますが、
中学校で「非線形」の事は習いました。
図１１のような具体的な値（曲線）は記憶に無いですが、
電熱線などは、温度の上昇に伴って抵抗値が変わると
習った記憶はあります。

直流と交流での違いは、高校で習った記憶があります。
一般家庭のAV１００Vは、実効値と言って、線形素子を負荷にしたときに
直流と同じ消費電力になる電圧を意味しますが、電熱線など
非線形素子を負荷にしたときには、同じ消費電力になりません。
ですので、真空管などのヒーター電圧で、直流で６．０Vが定格の時、
交流なら６．３Vが定格電圧になります。
↑ これを高校で習いました。

この回答へのお礼

なるほど。高校で習うのですね。ありがとうございます。

お礼日時：2020/02/01 22:12

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/01/31 16:49

抵抗は電流を流すと発熱により抵抗値が増します

抵抗値が変化するということはオームの法則には従うとは言えないということです
ただ、問題設定で抵抗の変化分を無視する場合は、オームの法則が成り立っている扱いになります（・・・中学の理科まででは複雑化を防ぐため、温度変化による抵抗変化までは扱わないのが普通ですから、どの抵抗についてもオームの法則が成り立つという扱いが圧倒的に多いです）
電圧と電流が比例関係にならない抵抗は「非オーム抵抗」などと呼ばれそのグラフは曲線グラフになります
だから、問題文が抵抗を「非オーム抵抗」だとしているのか否かを(グラフなどから）把握しておくことは大切なポイントです

ただし、この問題では電熱線を「非オーム抵抗」としているようですが中学までの理科では珍しいことです
ふつうは電熱線はオームの法則に従うものとして問題が作られていることのほうが圧倒的に多いと思います
反対に、（問題文の前半が分からないので1部推測ですが）、電球がオームの法則に従うという設定も珍しいと思います
電球は非オーム抵抗　というのが一般的だからです
しかしながら、問題設定が　電熱線→非オーム抵抗、電球→オームの法則に従う　としてしているならそれに沿って考えなければいけません！

この回答へのお礼

難しいのですね。ありがとうございます。

お礼日時：2020/02/01 22:13