電球の短絡：1つをバイパスするとどうなるか
1 · 予測
2つの電球（lampA、lampB）が直列です。lampB と並列に接続したスイッチは最初開いています。閉じて lampB を0抵抗で短絡すると、lampA の明るさはどうなりますか？
- スイッチを閉じると lampA は暗くなります。
- lampA の明るさは変わりません。
- スイッチを閉じると lampB をバイパスし、lampA に全電流が流れて明るくなります。
2 · 準備
- short-a-bulb プリセットを開いて Reset を押します。両電球は100 Ωで、スイッチは開いています。
- 両電球の電流読み出しを有効にします。
- スイッチ開放時の lampA 電流を記録し、閉じて再度記録します。
3 · データ収集
| スイッチ状態（0 = 開、1 = 閉） | lampA 電流 I (A) |
|---|---|
| 0 | |
| 1 |
スイッチ開放と閉鎖で lampA 電流を比較する棒グラフを作ります。
4 · 分析
- 開放時は I = E/(2R)、E = 9 V、R = 100 Ω です。閉鎖時は lampB が0 Ωスイッチでバイパスされ、lampAだけなので I = E/R です。
- lampB と並列の0抵抗経路が全電流を流し、閉じると lampB 自身の電流が0になる理由を説明します。
5 · 発展
- スイッチを閉じると lampA の電力は4倍になります。これは、電流が2倍になり、P = I²R がその2乗に比例するためです（switched-lamp と同じ考え方）。その追加の電力はどこから来るのでしょうか。両方のケースで電池は同じ仕事をしましたか？
- 実際のスイッチは閉じてもごく小さい非ゼロ抵抗を持ちます。lampA が明るくなるという質的結果は変わるか、数値だけが変わるか？
この実験の物理
枝の短絡
部品と並列の0抵抗経路は、電流が最小抵抗の道を選ぶため、その部品の代わりに電流を流します。部品を回路から実質的に除くこの状態を短絡と呼びます。