●目 的
40Ｗ用と60Ｗ用の２種類の電球を、並列接続した場合と直列接続した場合で、明るさがどう違うか比較する。またその理由を考え、電力についての理解を深める。
●準 備
40Ｗ用電球、60Ｗ用電球、100Ｖコンセント、リード線、電球台
●公 式
(1)オームの法則
電圧[Ｖ]＝電流[Ａ]×電気抵抗[?]
(2)電力・・・・１秒当たりにする仕事(仕事率という)のこと
電力[Ｗ]＝電圧[Ｖ]×電流[Ａ]
(3)電力量・・・・電気エネルギーの量のこと
電力量[Ｊ]＝電力[Ｗ]×時間[秒]
ただし、 １Wh(ワット時)＝１Ｗで１時間＝3600[Ｊ]
１kWh(キロワット時)＝1000Ｗで１時間＝1000Wh＝3600000[Ｊ]
●電球の抵抗
40Ｗ用電球
40Ｗ＝100Ｖ×<ア> Ａ ということなので
抵抗＝<イ> ÷ ＝<ウ> ?
60Ｗ用電球
60Ｗ＝100Ｖ×<エ> Ａ ということなので
抵抗＝<オ> ÷ ≒<カ> ?
注意：電球の場合、実際は電圧が大きいほど抵抗も大きくなる。ここではおおよそのことを考えることにする。
●並列実験
どちらの電球にも100Ｖかかるので、
40Ｗ用電球の消費電力＝<キ> Ｗ
60Ｗ用電球の消費電力＝<ク> Ｗ
従って、明るいのは<ケ> Ｗ用電球
●直列実験
２つの電球による合成抵抗＝<コ> ＋ ＝<サ> ?
従って、全体を流れる電流＝<シ> ÷ ≒<ス> Ａ
40Ｗ用電球の電圧＝<セ> × ≒<ソ> Ｖ
60Ｗ用電球の電圧＝<タ> × ≒<チ> Ｖ
40Ｗ用電球の消費電力＝<ツ> × ≒<テ> Ｗ
60Ｗ用電球の消費電力＝<ト> × ≒<ナ> Ｗ
従って、明るいのは<ニ> Ｗ用電球
※このとき発生する熱を<ヌ> という。
答
<ア>0.4
<イ>100÷0.4
<ウ>250
<エ>0.6
<オ>100÷0.6
<カ>167
<キ>40
<ク>60
<ケ>60
<コ>250＋167
<サ>417
<シ>100÷417
<ス>0.24
<セ>0.24×250
<ソ>60
<タ>0.24×167
<チ>40
<ツ>60×0.24
<テ>14.4
<ト>40×0.24
<ナ>9.6
<ニ>40
<ヌ>ジュール熱
参考文献 物理の世界［TＡ］（東京書籍）
