明るさ

• 豆電球の明るさは、回路を流れる電流の大きさに比例して変化します。
• 直列回路では電球の数が増えるほど全体の抵抗が増し、電流が弱まるため明るさは低下します。
• 並列回路では各電球にかかる電圧が一定に保たれるため、個数を増やしても個々の明るさは維持されます。

解説

豆電球の明るさは、フィラメントを通過する電流の強さによって決定されます。物理的には、消費電力（P = VI）が光エネルギーと熱エネルギーに変換される過程において、電流が大きくなるほどフィラメントが高温になり、放射される光の量（光束）が増加するためです。乾電池を直列につなぐと回路全体の電圧が上がり、オームの法則（I = V/R）に従って流れる電流が増えるため、電球はより明るく輝きます。

回路の構成による変化として、豆電球を直列に増やすと回路全体の合成抵抗が増大するため、流れる電流が減少し、個々の電球は暗くなります。一方、並列回路では各電球が独立した経路を持つため、電球の数が増えても一つ一つの明るさは変わりません。ただし、並列回路で電球を増やすほど電池から供給される全電流は増加するため、電池の寿命が短くなるというトレードオフの関係があります。