電気の明るさ

質問

電気の明るさで、例えば10Ｗ、50Ｗ、100Ｗの電灯を100Ｖの電源に１つずつ（並列）つないだら、一番明るいのは100Ｗの電灯ですよね。では、それは３つ直列につなぐと10Ｗの電灯が一番明るく光るというのは本当ですか？理由がよくわかりません。また、実際の明るさは、電流×電圧の電力でわかるのですか？わかる方いましたら、アドバイスお願いします。

回答No.2

himekou43-e · ベストアンサー

こんにちは。
理論上は、そうです。

１００Ｖ用白熱電球の抵抗値は、それぞれ
１０Ｗ・・・１０００Ω
５０Ｗ・・・・２００Ω
１００Ｗ・・・１００Ω　というのは、分かりますね？
３つの電球を直列つなぎにしたとき、回路の抵抗値は
１３００Ωとなり、１００Ｖの電圧を回路にかけると
約０．０７７Ａの電流が回路に流れます。
中学の理科でならうオームの法則の応用です。

そして各電球で消費される電力を計算すると
電流の２乗×抵抗値で求められますので、
１０Ｗ・・・・約５．９Ｗ
５０Ｗ・・・・約１．２Ｗ
１００Ｗ・・・約０．６Ｗ　となります。
このことから１０Ｗの電球の方が、１００Ｗの電球より
明るいという結果になります。

理論上といったのは、全ての電球のフィラメントや球の
材質が同じとか、物理ではよくある「条件」という意味も
あります。
したがって、条件が同じなら消費電力が大きい白熱電球の
方が、明るいといえます。

お礼

とても丁寧な説明ありがとうございました。

回答No.4

eiectron

これまで分っている科学知識の基本をお話します。
科学の基本は力があって、物を動かすことです。千切ったり結合する事も、変形する事も力があっての事です。摩擦して発熱する事も力によって物を動かす事で生じます。
　人類は知恵によって、力の理解の仕方を文章で書き留めて誰でも間違わないようにしました。これについては、省略します。もし知りたければ連絡ください。以下同様。
　地球の自然を変化させている力は、現在のところ、(1)＋とーの電気が吸引反撥する静電気的力（自然現象を発見し、それに名前を付けただけ、説明省略）、と(2)磁石が示す磁力、と(3)重さを持った万物同士が目に見えない力で引き付けあっているという力に名付けた万有引力（重力とも言う）の３つで、自然が姿形を変えて変化していると言う考えに、到達しています。省略。
　この３っの力のどれが一番影響しているかで科学は取り扱います。これについては省略。

今回の問題は、静電気の力（電圧と名付けた、単位ボルト）による金属内（例タングステン、合金です）を－電気を帯びた自由電子群が高い方から低い方に流れる（＋でもーでもよい、電気の粒子が流れることを電流と名付けている）時、動けない金属原子の中を流れるまさつで運動エネルギーをもらって、金属原子たちの振動が激しくなり、温度が上がります（振動の激しさが高温になります、省略）。高温になるほど金属原子は励起現象（省略）によって、赤い光から青白い光を発光する自然現象（星の温度やカラー写真の色温度などに利用しています）を発見していますし、理由付け（暗記する記憶文）も出来ています（省略）。

　力で重さのあるものを動かしたことを、仕事をした、と呼ぶことにしています。別名仕事のエネルギーなどとも言い、成し遂げた仕事の値は、使用した力の大きさと、動かした重さの有る物質の量を掛け算して、計算するのが合理的です。
　仕事をしたエネルギー＝使用した力の大きさ（電気の場合は電圧の大きさになる）×動かした量変形した値
というのが、全ての計算に使う、基本式になります。

　あなたの電気の力による仕事の問題は、１００Ｖと言う静電気の力を使って、動かした電子の粒の数（電流）を掛け算するとよいわけです。
　仕事をした量は、電気なので、電力量という用語を使う事にし、数値の単位にはワット、英文字でＷと使う
。
　電力と言う用語は、1秒間になした仕事量を表す文字に決め、大きさを比較する基準にします。時間をかけて実際に使った電気の仕事量を電力量と言い、Ｗ（1秒間）に使用した時間（秒でなく）Ｈ（hourの頭文字）を単位に関係なく掛け算し、ワットアワーとして電力会社に電気料金を支払う仕組みです。余計でしたが。

　したがって、発熱温度が高くなる度合い＝発光の色の度合い＝明るさの度合いは、１０Ωの抵抗部分になされたワット数（1秒間）で比較できると言う、仕掛けです。
　計算式の仕組みが出来上がる理由もわかるとスッキリするのでしょうが、長くなるのでこれまた省略します。
　もし知りたければ連絡ください。

　計算は、他の回答者のを見て下さい。

註
電流とは1秒間を基準にして数えアンペＡで表します、決め方は省略します）ですから、　今、あなたの並列と直列接続の場合に、１０オームΩの摩擦の有る金属をこすって流れて振動を起こさせる（エネルギーを与える）電流の値（電子の数）

成し遂げた仕事のエネルギーは（１秒間で比べます）。

お礼

とても話の深い説明で、勉強になりました。ありがとうございます。

回答No.3

mak0chan

#1さん、#2さんの回答でよいのですが、別の見方をしてみましょう。
直列につながった電球に加わる電圧は、その抵抗値に比例します。なぜなら、電流と抵抗の積が電圧だからです。

10W ・・・1000Ω・・・76.9V
50W ・・・ 200Ω・・・15.4V
100W・・・ 100Ω・・・7.7V 合計100V　

> また、実際の明るさは、電流×電圧の電力でわかる…

そのとおりです。電流は皆一緒で0.077Aですから、掛け算するまでもなく、電圧の高いほうが電力は大きく、明るくなることが分かります。この場合、100Wより10Wのほうがずいぶん明るそうですね。

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

ymmasayan

＞３つ直列につなぐと10Ｗの電灯が一番明るく光るというのは本当ですか？

本当です。きちんと正確ではありませんが、大体の話をします。
１００Ｖの１０Ｗ，５０Ｗ，１００Ｗはそれぞれ、１０００Ω、２００Ω、１００Ωです。
これを直列につなぐと１３００オームになります。流れる電流は約０．０８Ａです。
それぞれの電球の消費電力は電流の２乗×抵抗ですから一番抵抗の大きい１０Ｗが
一番多く電力を消費し明るく光ります。

＞実際の明るさは、電流×電圧の電力でわかるのですか？

そのとおりです。電流の２乗×抵抗と同じことです。

お礼

わかりやすい説明ありがとうございました。助かりました。