電球の明るさは　電圧、電流　どっちできまる？

解決済

質問者：penichi
質問日時：2010/02/07 11:26
回答数：5件

　・・・のでしょうか？

　タイトルのとおりですが・・・。
　イロイロ調べても、二つの意見が存在するので・・・。
　
　それとも、自分は何か、根本から勘違いをしていたりするのか・・・・・・。
　
　どうぞ、よろしくお願い致します。

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No.4ベストアンサー

回答者： info22_
回答日時：2010/02/07 12:02

明るさは

(電圧)x(電流)=(電力)で決まります。
しかし、電球には定格電圧が決められているため決められた電圧で使用しないと壊れたり寿命が短くなったり、表記のワット数の明るさが出なかったりします。
交流100V用の電球は交流100V以外で使っていけません。
交流100V（これは実効値の電圧です）で交流100V用電球を点灯すれば、表示されたワット数の消費電力の明るさでつきます。もちろん流れる電流（実効値）は（電球のワット数）÷(100ボルト)で計算できる電流（実効値）が流れます。その意味では
(電圧)x(電流)=(消費電力[ワット数])
なので、電圧一定なら、消費電力は電流に比例することから
明るさは電流だけで決まるといえないこともないですね。
これは電圧一定という条件が成り立っている場合だけの話です。
なので電圧または電流の片方で決まるのではなく、消費電力（ワット数）で決まるのであって、一般的にはどちらでもありませんね。

電球の明るさは交流100Vであれば、表示のワット数の明るさになります。

通常、使う電圧は定格の交流100Vと決まっていますので、60W の100V 用電球なら60/100=0.6Aの電流が流れます。

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この回答へのお礼

すごいわかりやすかったです！
どうも、ご回答ありがとうございました！

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お礼日時：2010/02/07 12:52

No.5

回答者： tpg0
回答日時：2010/02/07 13:15

電球の条件が同一なら、電圧と電流は比例しますから、どちらとも言えません。

例えば、フィラメントの固有抵抗値が10Ωの電球に100Vの電圧を印加すればI=E/Rで10Aの電流が流れます。
この場合の電力はP=I･Eで1,000Wです。

同じ電球に、90Vの電圧を印加したなら、9Aの電流しか流れませんから、電力は810Wに下がり暗くなります。

逆に、110Vを印加した場合は、11Aの電流になりますから、1,210Wの電力となり、100Vに比較すれば明るくなります。

但し、上記の例は直流でフィラメントの抵抗値が熱の影響を受けず不変と言う条件です。実際のタングステンフィラメントは温度変化があります。

次に、交流電圧で考えてみます。
一般的な正弦波交流なら、±の繰返しですが、パルス波では、周波数の影響も受けます。
周波数の低いパルス電流より周波数の高いパルス電流のほうが、同一電圧なら平均電流値が大きくなりますから、明るさに差が生じるはずです。
これを考えると、電球の明るさは電流に左右されると結論付けて良いと思います。

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No.3

回答者： noname#131426
回答日時：2010/02/07 11:55

Ｗ（ワット）仕事量だと思いますよ。

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この回答へのお礼

W＝VIですからね！
どうも、ご回答ありがとうございました！

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お礼日時：2010/02/07 12:52

No.2

回答者： mtkame
回答日時：2010/02/07 11:48

１番の方のおっしゃる通りですが、通常は電源電圧が決まっている（家庭用なら100V、乾電池なら1.5Vなど）ので、同じ電源で比較すれば、流れる電流が大きい（つまり抵抗値が低い）方の電球が明るくなります。

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この回答へのお礼

電圧は決まっている・・・なるほど！
どうも、ご回答ありがとうございました！

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お礼日時：2010/02/07 12:52

No.1

回答者： testman199
回答日時：2010/02/07 11:28

電力(電流×電圧)

電球の明るさはWで表示していますよね。。

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この回答へのお礼

かけざんだったんですね！
どうも、ご回答ありがとうございました！

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お礼日時：2010/02/07 12:52

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ちなみに回答には
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　No.1さんのおっしゃるように、これだけでは不完全な問題ですね。
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　ただ、これに「また電球の明るさは（明るく）なる。」が単純に付加されているのは疑問です。
　この文章全体の構成を分析してみましょう。

　質問者さんの書かれた文章だと、
　　（Ａ）電球のフィラメントに電流が流れて、フィラメントの温度が次第に上昇する。
　→（Ｂ）これに伴い、電流計の指示は（小さく）なる。
　→（Ｃ）他方、このような電流の変化に伴い、電圧計の指示は（大きく）なる。
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ということです。
　（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）が論理的につながっていることは問題なさそうです。（（Ｃ）の「他方、このような電流の変化に伴い」は、明らかに（Ｂ）を受けている）

（解釈１）
　次に、（Ｄ）については、文章がだらだらと続いているので、（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）と単純に解釈してしまいそうです。この場合、質問者さんのように、「電流減少→電圧増加→」からどうして「明るさ」に結びつくのか釈然としませんね。

（解釈２）
　（Ｄ）については、「他方」と「また」の読み方によって、（Ｄ）の「また」は（Ｃ）と並列の記載と読めます。この場合には、論理的には
　　（Ａ）電球のフィラメントに電流が流れて、フィラメントの温度が次第に上昇する。
　→（Ｂ）これに伴い、電流計の指示は（小さく）なる。
　→（Ｄ）このような電流の変化に伴い、電球の明るさは（明るく）なる。
と解釈できます。この場合も、「電流が小さくなると明るくなる？」と混乱してしまいます。

（解釈３）
　しかし、「他方」と「また」の読み方によっては、（Ｄ）は（Ｃ）ではなく、（Ｂ）と並列というようにも読めます。つまり、
　　（Ａ）電球のフィラメントに電流が流れて、フィラメントの温度が次第に上昇する。
　→（Ｄ）これに伴い、電球の明るさは（明るく）なる。
　　　（この論理の中に（Ｂ）（Ｃ）は仲介しない）
ということです。これだと、「電流」「電圧」との関係は何も述べずに、単に「フィラメントの温度上昇で明るくなる」ということになります。

　正確な出題文を見ないと何とも言えないのですが、おそらく出題者の意図は、「解釈３」だったのではないかと思います。
　ご質問の中にも

＞ちなみに回答には
＞「フィラメントの温度が高くなるので、電球は明るくなる」
＞と説明されていました

とあるように。

　質問者さんが「解釈１」のように解釈したことが混乱の原因だと思いますが、そう誤解させる問題文だったとしたら、問題文が悪いということでしょうね。文章のつなぎの「これに伴い」「他方」「また」というのが、何を受けて、どうつなげるものなのか、極めて曖昧です。
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－－－－－－－－－－－－
　電球の抵抗：　　r　→　xr
　電球の電圧：　（r／r+R）V　→（xr／xr+R）V　
　回路の電流：　（1／r+R）V　→（1／xr+R）V
と変化するので
　電球の消費電力：　r｛V／（r+R）｝^2　→　xr{V／（xr+R）｝^2
となることから
電球の消費電力の変化倍率yは　y = x{(r+R)／(xr+R)}^2
－－－－－－－－－－－－

となり、
rとRの比の設定具合によっては
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計算上、電球がある一定値以上の抵抗値をもつようになると、
消費電力は減衰していくことになってしまいました。
これまで学習してきた中では、消費電力 ∝ 明るさ　が常だったのですが
今回の場合、どうして消費電力が減少しても「明るくなる」という答えになるのでしょうか。

・フィラメントのような発熱発光体の場合は、消費電力が減少してもエネルギー全体の中の
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・P=IVが成り立たず、上記消費電力に誤りがある。

などと推測してみたのですが、
参考書・インターネット等では明確な答えを得ることができませんでした。
高校生レベルの内容を超えた説明であっても、なんとか理解できるよう努めますので
どなたかご助力よろしくお願いします。

Aベストアンサー

先の方々のご回答で尽きているかもしれませんが、
ほんのちょっとだけ異なる私の解釈を蛇足として記します（違っているかも知れません）。

P=IVはいつも正しいです。
「フィラメントの温度が次第に上昇するにつれて、電球の明るさはどうなるか。」は設問の仕方に（おそらくは設問者も意識していない）落とし穴っぽい部分も感じますが、私の解釈は「フィラメント温度が上がるなら明るくなる、瞬時の消費電力がどうあれ」です。

「今回の場合、どうして消費電力が減少しても「明るくなる」という答えになるのでしょうか。」は勘違いかと。設問は「消費電力が減少しても」とはなっていないようです。

式は追っていませんが、きっと正しいでしょう。でもこの設問の場合、関係ないっぽいです。ｒが増大すれば電球の消費電力は低減するのはそのとおりです。でも設問は「温度が上昇するにつれ」です

普通の電源はＲ＜＜ｒです。スイッチを入れた瞬間からフィラメント温度が上がるにつれ消費電力は急激にへります。にもかかわらず明るくなるのは、消費電力は減りつつもそれまでの蓄熱があるから温度は下がらず少しの電力で温度は上がり続けるからです。やがてあるところで平衡します。

もう少し付け加えると、仮にＲが初期のｒより大きい変な条件としても、次のように答えは変わらないはずだと思います。
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電流が弱くても明るさは変わらないのでしょうか？
→そこの回路(ここでは豆電球)にかかる電圧と豆電球の抵抗値によって、流れる電流の大きさが決まります。Ｉ＝Ｖ／Ｒ

　ただ、豆電球の場合、電流がたくさん流れると、より明るくなりますよね。ですから、電圧を高くすれば、電流がたくさん流れて明るくなるわけです。

　基本形なので、参考書の最初のほうに書かれていることを組み合わせて考えれば、理解できるようになります。

http://www.kepco.co.jp/emf-k/kiso/v_a.htm
とか
http://oyabunn.hp.infoseek.co.jp/densi/denkit-4.htm
を見ると参考になるかも。

頑張ってくださいね。

参考URL：http://www.kepco.co.jp/emf-k/kiso/v_a.htm

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