直列と並列

質問

小学生の電気回路の勉強中です。
電池を2本直列につなぎ、豆電球を2個並列につないだものを2組つくり、それを直列につなぎました。（図１）

（図１）
　　●●◎●●　　●●◎●●
●●●　　　●●●●　　　●●●
●　●●◎●●　　●●◎●●　●
●　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　●
●　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　●
●　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　●
●●●｜｜●●●●●｜｜●●●

左上の豆電球を1個緩めると、左下の豆電球だけが点灯し、あとは全て消えてしまいます。
さらに、右上の豆電球を１個緩めると、今度は下の２個が点灯します。
これは一体なぜなのでしょうか？
小学生の息子は、１個緩めると残りの３個がそのまま点灯すると思いました。それは、１個を緩めても回路はつながっていると思ったからです。やさしく詳しく教えてください！

回答No.7

hoo

真っ暗な部屋で行って観てください
わずかに点灯しているのがわかると思います

回答No.6

t-yamada_2

豆電球はある程度の電流が流れないと点灯しません。ただし電流は流れています。

(1)電気回路は２個同じ抵抗（豆電球）を並列にすると合成された抵抗は半分になる特性があります。
それを電球１つ外したので左側の回路の抵抗が倍になり電流が流れにくく（小さく）なり、右側の並列回路でぎりぎりで点灯していたものが
消灯してしまったのでしょう。（因みに初期状態の全電流値はI＝E/R、左下の豆電球流れる電流値Ｉ≒0.7E/R、右側の並列回路の豆電球１個に流れる電流値を式にするとＩ≒0.35E/R）

(2)右上の豆電球を外すと右下の電球にだけ流れるので全体の合成抵抗は初期時の2倍になり電流は半分になります。
（因みに全体に流れる電流値を式にするとＩ＝0.5E/R）

(1)(2)からこの豆電球は初期時の電流１に対し0.7倍や0.5倍の電流では点灯するが0.35倍だと点灯しない性質かと思われます。

回答No.5

katokundes

実験の場合は一般電球に対する突入電流も関連すると思われます。
ttp://ushio-hon.tailback.co.jp/jp/technology/glossary/glossary_ta/inrush_current.html

点灯前は抵抗が低く、フィラメントの温度が上昇すると、抵抗値が高くなる。

回答No.4

sanori

すいません。
ホースのたとえで、いけますね。

左上の電球を外すと、１本道が減り、
左側は道が１本、右側は道が２本。
この状況で水を流すと、左のホースの中の水の流れの速さは、右のホースの２倍になります。
勢いよく水が流れるホースほど、明るく点灯します。

回答No.3

katokundes

豆球を全部つないであると全部点灯。
１個ゆるめると～これが問題点ですよね
２個ゆるめて豆球の直列で２個点灯ですよね。

前提として電池１個で電球１個が点く
ただ電池の電圧がどこまで弱くなると点かなくなるかわ不明。

豆球４個では１個の豆球にかかる電圧は２個の電池の電圧の１／２です。
豆球２個でも１個の豆球にかかる電圧は２個の電池の電圧の１／２です。
それでは３個の場合の電圧はどのようになるでしょうか？
ふつうに考えると同じでしょう、ですが、実際は違います。
抵抗を直列にした分圧になります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E5%9C%A7%E5%9B%9E%E8%B7%AF
分圧回路
それがカギになり、電圧が豆球を点灯できない電圧である。となるのでしょう。

回答No.2

sanori

こんばんは。

＞＞＞左上の豆電球を1個緩めると、左下の豆電球だけが点灯し、あとは全て消えてしまいます。

左上の電球を１個外すと、電流の経路が２分の１に減るので、
左下の電球に電流が集中します。
すると、左下の電球について、２つのことが起こります。
１．左下の電球は、電流が増えるので明るくなります。
２．（オームの法則により）左下の電球の左右の電圧が高くなります。

そして、２のことにより、
３．その分、右の２つの電球のそれぞれの両端にかかる電圧が小さくなります。（電池の電圧は一定であり、その電圧の「分け前」が減る）

「消える」というのは、電球から出る光の大部分が赤外線になってしまうので、
人間には「消えた」ように見える、ということです。
全く電流が通っていないということではないです。念のため。

＞＞＞さらに、右上の豆電球を１個緩めると、今度は下の２個が点灯します。

やはり、右の２個について、電流の経路が２分の１になります。
すると、左も右も２分の１になったので、残る２つの電球の両端にかかる電圧は等しくなります。
電池の電圧を、ちょうど半分ずつ使うというわけです。

なお、
ホースにたとえた説明は、並列つなぎだけを説明するならば、非常によいたとえなので、私もそれで説明しようかなと思いましたが、
「消える」（非常に暗くなる）ということを説明するには、直列つなぎの説明が必要ですから、
ホースにたとえるだけでは不十分です。
また、
「左上の豆電球を1個緩めると、左下の豆電球だけが点灯し、あとは全て消えてしまいます。」
については、上述したとおり、３つが消えるだけでなく、残った１つ（左下の電球）は明るくなるのだということにも注目してください。

ご参考になりましたら幸いです。

回答No.1

trajaa

電気回路を水道管やホースに、置き換えて考えてみましょう。

左上の電球を緩めるのは、水道の蛇口を閉める意味にしてみると
水は左下の蛇口を通って、右側の二つの蛇口に分配されます。

水道管や蛇口の大きさが全て同じサイズと考えれば、右下の蛇口で１L流れた水は右側の二個の蛇口それぞれには0.5Lずつ流れますね。

「左下の豆電球だけが点灯し、あとは全て消えてしまいます。」
実際には右側にも電流が流れ電球も点灯しているのですが、左側に比べると流れる電流がそれぞれ半分なので、発する光はごく弱くなってしまいます。
(明るい場所ですと、消灯しているように見えるのでしょう)

右側の電球(蛇口)も一個にすれば、左右どちらも流れる電気(水)の量は同じですので同じように点灯して見えます。

小学生向けには、こんな感じで如何？