電球の並列接続:共有される電圧、十分な明るさ
1 · 予測
同一の二つの電球を 9 V 電池に並列接続すると、どちらにも電池の全電圧がかかる。同じ電池につないだ単一の電球と比べ、各並列電球はより明るいか、暗いか、それとも同じか?
- 各並列電球は単独の電球と同じ明るさである — それぞれに独立して 9 V の全電圧がかかる。
- 直列接続の場合と同様に、各並列電球は暗くなる。
- 各並列電球は単独の電球より明るい。
2 · 準備
- 「並列電球(bulbs-parallel)」プリセットを開き、リセットを押しなさい。両方の電球は等しい抵抗値から始まり、それぞれに9 V全体がかかる。
- 両方の電球と電池の電流表示を有効にする。
- 各試行について二つの電球の抵抗を同じ値に設定し、一方の電球の電流と合計電流を記録する。
3 · データ収集
| 各電球の抵抗 R (Ω) | 各電球の電流 I (A) | 合計電流 I_total (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 150.00 |
3回の試行について、各電球の電流(縦軸)を 1/R(横軸)に対してプロットする。
4 · 分析
- 1回の試行について、E = 9 V を用いて I_each = E/R を計算し、次に I_total = 2·I_each を計算する。両方を表と比較する。
- ここでの各電球の電流を、switched-lamp(切替式ランプ)実験における同じ抵抗値での電流と比較しなさい。並列に接続された電球が、単独の場合とまったく同じ明るさで光る理由を説明しなさい。
5 · 発展
- 電池から取り出す合計電流は、単一電球の電流の2倍である。各電球は影響を受けないのに、並列電球をさらに増やすこと(同じコンセントにつなぐ電気器具を増やすこと)が電池をより速く消耗させる理由を説明する。
- この並列に接続された2つの電球のうち1つが切れた場合(無限大の抵抗になった場合)、もう一方の電球の明るさはどうなるか?あなたの答えを、bulbs-series(直列電球)実験における電球切れのシナリオと比較しなさい。
この実験の物理
並列電球は電圧を共有する
並列電球にはそれぞれ独立して電源の全電圧がかかる:各電球について I = E/R であり、回路内にその電球だけがある場合とまったく同じである。並列電球を増やすと取り出す合計電流は増えるが、既存の電球は暗くならない。