豆電球の明るさを調整したい。必要な抵抗値は？

豆電球の明るさを調整したい。必要な抵抗値は？

前回、下記質問をしました。


LEDの明るさ調整。必要な抵抗値は？
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/13785866.html

いろいろなご意見がありました。
ＬＥＤを無抵抗で電池とつないではいけない
ＬＥＤの明るさを変化させるには抵抗を使うだけではダメ

などなどでした。

では、ＬＥＤではなく、豆電球だったらどうでしょうか？
単三乾電池を3個、直列に繋ぎます。
これで4.5Ｖです。
これに豆電球をつなぎます。（もちろん、4.5Vに耐えられる規格のものです）
そして、途中に抵抗r1､r2、抵抗なし、の切り替えができるようにします。
この時、抵抗なしの電流を100%とした場合、
r1をつなげたときに電流量が66%（33%減）、
r2をつなげたときに電流量が33%（66%減）
としたい場合、r1,r2は何Ωの抵抗をつなげばいいでしょうか？、

また、これによって
r1の時は明るさが66%（33%減）
r2の時は明るさが33%（66%減）
と感知するでしょうか？

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/04/15 10:33

豆球は電流によって温度が変わり、LEDと違ってピーク波長が変化します。

#暗いと赤みが増すよね。
人間の比視感度は波長で大きく変化するから、この点からも
明るさを見積もるのは面倒だと思うよ。

とりあえずポテンショでもつなげて、よさそうな抵抗値の組み合わせを
実験で探るのが早いと思う。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

ポテンショ、とは可変抵抗の事ですね、
何Ωの可変抵抗が適しているでしょうか？

お礼日時：2024/04/15 10:41

No.5 回答者： xs200 回答日時： 2024/04/14 22:22

そんなに難しい話ではありません。

3.8 V/0.3 Aの豆電球を例にすると抵抗値は
5.53*V^0.62
で近似できます。
消費電力は抵抗ナシなら1.4 W, 7 Ωを入れれば0.7 W, 10 Ωでは0.5 Wとなります。およその値がわかるので抵抗値もそのあたりを用意すればいいというのがわかります。目で判断するおよそでよいものに精密な計算は不要です。

No.4 回答者： isoworld 回答日時： 2024/04/13 15:55

Re: 回答No.1

> 答えが導き出せたらノーベル賞モノですね（笑）

ノーベル賞モノまでは到底行きませんが、その電圧をかけたときに
フィラメント（抵抗）のどの部分が何度の温度になっているか（フィラメントの部分によって温度が微妙に違う）をまず求めないと、フィラメントの抵抗値が求まりません。

その温度は、周りへの放熱（伝熱、対流、放射）に依存し、当然ながら温度の高い場所で出す答えと、真冬や冷蔵庫の中のような低温の場所で出す答えは（周辺温度が違うため）異なってきます。

そうした多くの条件（環境条件など）を設定してコンピュータを使い、有限要素法による数値計算をしないと答えは出せません。

まあいわば、コンピュータを使った天気予報（有限要素法による数値計算）をするようなものです。

No.3 回答者： m-jiro 回答日時： 2024/04/12 23:48

電池が 4.5V なら電球は 3.8V 0.3A のものを使うのが一般的です。

https://www.smartschool.jp/products/detail.php?p …

電圧が違っているように思えるかもしれませんが、単一乾電池を3個使う懐中電灯の電球はこれです。昔からこの組み合わせで使われていました。

3.8V 0.3A ですから、点灯時の抵抗値は 13Ω 程度です。電球と直列に 13Ω 程度の抵抗を入れれば流れる電流は半分ぐらいになるでしょうから明るさも半分ぐらいになるでしょうね。
他の方も書いているように電球の抵抗値は流れる電流によって変化します。計算どうりには行きません。また目も明るさに対して直線的に感じないので実験してみるしかないです。
5Ωから10Ω程度の抵抗を10本ほど買ってきて直列、並列に接続して試してみてはどうですか。
抵抗には許容電力があります。あまり小さいと焼けます。ここでは 1/2W（ワット）型 か 1W型 が良いでしょう。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
試してみますね

お礼日時：2024/04/13 11:00

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/04/12 22:11

電球は温度で抵抗がメチャメチャ変わるので難しい。

V-I特性が直線じゃ無くなるので、グラフから
消費電力や電流を求めるしかない。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

一定じゃないんですね

お礼日時：2024/04/13 10:59

No.1 回答者： isoworld 回答日時： 2024/04/12 21:43

豆電球の抵抗（フィラメント）は典型的な非線形素子です。

豆電球にかける電圧を半分にすると流れる電流も半分になるかというと、なりません。比例関係がまったく成り立たないのです。
なので、中学校や高校で習うような単純な計算では到底出せません。

100Vで57Wの白熱電球の実測例で言うと、100Vのときはフィラメントの抵抗値は175Ωですが、50Vでは125Ωになり、10Vだと59Ω、3Vなら30Ω弱になります。

そのため、中学校や高校では、あなたの質問に答える授業はありません。難しくて電気工学をやる大学でも答えは簡単に出せません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

>豆電球にかける電圧を半分にすると流れる電流も半分になるかというと、なりません。比例関係がまったく成り立たないのです。
なので、中学校や高校で習うような単純な計算では到底出せません。

難しいのですね

>そのため、中学校や高校では、あなたの質問に答える授業はありません。難しくて電気工学をやる大学でも答えは簡単に出せません。

答えが導き出せたらノーベル賞モノですね（笑）

お礼日時：2024/04/13 10:59