一般小学生
まとめ
【定義】
豆電球(まめでんきゅう)とは、電流を流すことで光を放つ小型の電球のことである。内部にあるフィラメントと呼ばれる細い金属線が、電流による電気抵抗で高温になり、白熱発光する仕組み(ジュール熱の利用)を持つデバイスである。
まとめ
豆電球は、流れる電流が強いほど明るく光る特性を持つ。電気回路においては抵抗器として機能し、直列・並列などの接続方法によって回路全体の電流値や電圧分布が変化するため、電気の基本的な性質を学ぶための重要な教材として扱われる。
解説
豆電球の主な構造は、ガラス球、フィラメント、口金、支持線から成る。電流を流すとフィラメントが2000℃以上の高温に達し、その熱放射によって可視光が得られる。物理学的な特性として、以下の関係が成り立つ。
豆電球の明るさ ∝ 電流の強さ(消費電力 P = V × I)
乾電池を用いた実験では、電池を直列につなぐと電圧が上がり、豆電球に流れる電流も強くなるため、より明るく光る。一方で、豆電球を直列に増やすと回路全体の合成抵抗が大きくなるため、1個あたりの明るさは暗くなる。また、フィラメントには定格電圧があり、過度な電圧をかけると断線(フィラメントが焼き切れる現象)が起こる点に注意が必要である。
例題
問:乾電池1個に豆電球1個をつないだときと比べ、同じ乾電池2個を直列につないで豆電球1個を光らせたとき、明るさはどう変化するか。
解:回路に流れる電流が2倍になるため、豆電球はより強く(明るく)光る。
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