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豆電球の明るさについて

以下のような回路での豆電球の明るさについて教えてください。

┌─(A)─┐    (A)、(B)豆電球
│    │    (1)、(2)電池、両方とも上が正極
(1)   │
│    │
├─(B)─┤
│    │
(2)    │
│    │
└────┘

(A)に対しては(1)、(2)の電池が直列につながっていることになる(右向きに電流が流れる)ように思うのですが、(B)に対しては(1)の電池から左向き、(2)の電池から右向きの電圧がかかるのでしょうか?電流はどちら向きに流れるのでしょうか???

投稿日時 - 2008-04-05 22:48:01

QNo.3925287

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回答(6)

ANo.6

#5です、失礼しました。質問は電流の向きでしたね。
答えですがAには電池を二個直列にした時の電流が普通に流れます。
Bには電池一個をつないだ時の電流が普通に流れます。
この時に電球Bを外してもAの明るさには何ら影響は無く逆に電球Aを外してもBの明るさには何ら影響はありません。

ただしこれは電池の内部抵抗を無視した場合の話ですが5年生ですからこの考えで問題ないと思います。

なにかご不明の事が有りましたら補足欄にお書きください。

投稿日時 - 2008-04-14 17:23:12

ANo.5

前提として電池、電球はそれぞれ同じ物とします。
Bには必ず2がつながっていて他がどうあろうとBは2の電圧で光ります。

次にBを無視して考えると1と2は普通に直列ですからAはBよりも明るく光ります。ここでBは有っても無くてもAには何の影響もありません。

結論は単純!
AはBよりも明るく光ります。

投稿日時 - 2008-04-14 10:17:44

ANo.4

>> その際に(2)の電圧は(B)の左側にかかるように思え、(1)の電圧は逆に右からかかるように思えるのですが、実際はどうなのでしょう?

最初に、この疑問が湧くというのは、科学的に考える上では筋が悪いということですので、お子さんには説明しない方がいいですよ。
ショートカットする部分に仮に電球がついてないと何が起こると思います? 電池(2)がショートするんですね。抵抗になる豆電球(B)ががあろうとなかろうとこのショートカットする経路は(2)の電圧が支配的なんです。
回路を水路と考えると、電池は水を送り出すポンプになります。電池(2)から経路を見たところ(A)を通ろうが(B)を通ろうが、水の流れにくさは同じです。それに対して、電池(1)から経路を見ると、(B)を通って戻る流れは抵抗(A)と抵抗(B)がありますが、下を通る経路では抵抗(A)しか通りません。経路の長さは関係ありません。通りにくいところよりも通りやすい方を水は流れますから、(B)は左から右にしか水は流れません。

もう一度改めて書きますね。(1)と(2)の電池に抵抗はないが大前提です。(1)から始まる電流の回路と(2)から始まる電流の回路を別々に考えてみます。

(1)から始まる電流が流れるルートは、
  (1)→(A)→(B)→(1)

  (1)→(A)→ぐるっと下を通って→(2)→(1)
の2ルートがあります。
このとき、すでに抵抗の数が違っていますよね。下のルートが主流になります。

(2)から始まる電流が流れるルートは、
  (2)→(1)→(A)→ぐるっと下を通って→(2)
  (2)→(B)→ぐるっと下を通って→(2)
の2ルートがあります。このとき、抵抗は1つずつありますから、分岐するときの電流は2ルートに平等に2分割されます。

投稿日時 - 2008-04-06 21:47:46

ANo.3

> (A)に対しては(1)、(2)の電池が直列につながっていることになる(右向きに電流が流れる)ように思うのですが、
> (B)に対しては(1)の電池から左向き、(2)の電池から右向きの電圧がかかるのでしょうか?
> 電流はどちら向きに流れるのでしょうか???
この疑問は誰でも感じてしまいますよね。
きちんとやるにはキルヒホッフの法則と言うのを使ってやれば疑念の余地無く答えが出ます。
5年生であれば無理ですけどね。

ここではAを流れる右向きの電流をIA、Bを流れる右向きの電流をIB
とするとIA=2V/A、IB=V/Bとなるとしか
説明のしようが無いですね。
豆電球の明るさは(電流)^2×抵抗ですからA=BならAが4倍の電力を消費して明るいでしょう。
ただし4倍の明るさかどうかは決まりません。

なお図を少し書き換えて
「-------|
V・・・・・・・・・・・・・・A  
|--|・・・・・・・・|
V・・・・B・・・・・・・・|
|--|----|
とするとイメージがつかみやすいかも知れません。
一番下の線が共通線で0V基準線と言うことがはっきりしますから。

投稿日時 - 2008-04-06 15:58:17

ANo.2

何かの問題でしょうか? 学校の宿題だと、回答をそのまま書くわけにもいかないので、ヒントを。ただ、電池内の抵抗を考慮すると難問、電池内の抵抗を0とすると書かれていると、普通の問題になります。後者を前提にしますね。
電池の電圧、豆電球の抵抗を、適当な数字に決めて、計算をしてみましょう。
電圧は分岐があっても減りません。同じ抵抗が2つ並列につながると電池両端にかかる提供は半分になります。

豆電球(B)の両端にかかる、
  抵抗
  電池(1)からかかる電圧
  電池(2)からかかる電圧
を、計算してみましょう。

なお、大まかな感覚で理解してもらうのはカンタンで、元々の回路で(B)がない状況を想像して、その途中を(B)でショートカットしているだけと考えると、定性的な疑問は解決できますよ。

投稿日時 - 2008-04-06 00:13:04

お礼

ありがとうございます。前提の説明が不足していました。
小学校五年生の理科のテスト問題でした。子供が回答を間違っていたので解説してやろうと思ったのですがうまくできませんでしたので質問しました。

> なお、大まかな感覚で理解してもらうのはカンタンで、元々の回路で
> (B)がない状況を想像して、その途中を(B)でショートカットし
> ているだけと考えると、定性的な疑問は解決できますよ。

その際に(2)の電圧は(B)の左側にかかるように思え、(1)の電圧は逆に右からかかるように思えるのですが、実際はどうなのでしょう?

投稿日時 - 2008-04-06 14:21:32

ANo.1

(1)の起電力をE1
(2)の起電力をE2
(A)の抵抗をR1、流れる電流をI1
(B)の抵抗をR2、流れる電流をI2
とする。

(2)の下(-)側の電位を0とすれば、
(1)(2)間の電位はE2、
(1)の上(+)側の電位はE1+E2、

(A)、(B)の右(-)側はいずれも(2)の下(-)側と直接つながっているので、電位は0

したがって、電流は低い電位0から高い電位E2へは流れないから、(A)を通った電流が(B)を通って(1)(2)間にもどることはなく、(2)の下(-)側にもどる。

(B)の電流は左から右へ流れて、(2)の下(-)側にもどる。

以上から、オームの法則、

I1=(E1+E2)/R1
I2=E2/R2

となる。

E1=E2、R1=R2なら、I1>I2となり、
(A)の方が明るくなるだろう。

なお、
詳しくは
キルヒホッフの法則というのがある。

投稿日時 - 2008-04-06 00:05:16

お礼

ありがとうございます。

> 電流は低い電位0から高い電位E2へは流れないから

ここの5年生でも理解できるような説明のしかたはないでしょうか?(もともと5年生のテスト問題でした)

投稿日時 - 2008-04-06 14:34:23

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