豆電球で、ニクロム線を短くすると・・・。

質問

今、電池に豆電球が接続してあるとして、その明るさを「１」とした場合、仮に、この豆電球のニクロム線の長さを半分にカットした豆電球を作って同じ電池に接続したら、明るさはどうなるでしょうか？
自分なりに考えると、
抵抗が半分になるので、流れる電流は２倍になります。よって、２倍の消費電力となります。
一方ニクロム線を半分に切ったので、「光る部分」が、半分になっています。
２倍の消費電力の明るさは、１倍の２個分より少し明るくなると聞いたことがありますので、差引、元よりも若干明るくなる。1.1くらい、と考えました。
でも、どんどん短くしたら、どんどん明るくなる、というのもおかしいように思いまして、実際どうなのかなと思うわけです。
また、通常、１０Wの電球と、５０Wの電球は何が違うのですか？
知っている方、教えてください。

回答No.3

shkwta · ベストアンサー

電球のフィラメントは、ニクロム線ではなくタングステン線が使われています。

さて、ご質問のものは複雑な問題です。

(1)電池の内部抵抗と、電池から電球までの導線の抵抗があるので、フィラメントの抵抗を半分にしたら単純に電流が２倍とはなりません。

(2)フィラメントの長さを半分にすると、フィラメントの温度が上がります。フィラメントの抵抗は、温度が高いほど大きくなるので、フィラメントの長さを半分にしたら抵抗が単純に半分になるというわけにはいきません。

(3)電球は、電気エネルギーを熱に変え、熱を電磁波に変えて放射する装置です。電磁波は赤外線と可視光線ですが、フィラメントの温度が高いほど可視光線の割合が大きくなります。つまり、温度が高いほど効率がいいので、消費電力を２倍にしたら単純に明るさが２倍とはなりません。

(4)No.1様の指摘にあるように、フィラメントの寿命は温度が上がると短くなり、早く切れます。ます。実際の電球では、効率、消費電力、明るさ、寿命の兼ね合いでフィラメントの温度が適正になるように、フィラメントの長さや太さを設計します。１０Wの電球と、５０Wの電球であれば、５０Wの電球はフィラメントを太く、長くします。

お礼

詳しく説明していただいて、どうもありがとうございます。よくわかりました。

回答No.2

old98best

実際の豆電球は発熱体（ニクロムでは無いはず）を半分には切れませんが。
電球の中を再び真空に近くするのは無理です。

もし、発熱体を半分にできたとしたら、切れるでしょう、電圧が高すぎて。
もし切れないとすれば、明るさは倍よりも低くなる程度かと思います。
これは白熱電球の発熱体（発光体）が非直線性つまり温度が上がると抵抗が増えるという特性のためです。

もし仮に温度で抵抗値が変わらない白熱電球があったとしたら、抵抗が半分になるので電流は倍になります。
電圧が変わらなければ、電力つまりあかるさは倍になります。
発光体（発熱体）が半分ですから、光の発生源では面積あたりの光の量は4倍に集中です。

１０Ｗと５０Ｗでは、発光体（発熱体）の抵抗値が違います。
１０Ｗは使用電圧で１０Ｗ分の電流になる抵抗値、５０Ｗは５０Ｗ分の抵抗値になるように製造されています。

お礼

どうもありがとうございます。

＞＞発光体（発熱体）が半分ですから、光の発生源では面積あたりの光の量は4倍に集中です。

よく分かりました。

回答No.1

nrb

たぶん短くすれば許容電流をオーバーするので
切れて終わると終わります

よって１：０です

お礼

どうもありがとうございます。
こう言われてしまうと、それは、そうなんでしょうけど・・・。