今回は、「豆電球に乾電池１個をつなげた場合と比べて、同じ豆電球に２個の乾電池を直列につなぐと豆電球の明るさは何倍になるか？」についてです。
この問題自体は、中学の理科の範囲なので、中学受験に出ることはないと思います。
だけど、回路で、複数の豆電球とか乾電池とかを、直列や並列、又は、その組み合わせでつないだ場合の豆電球の明るさを比較する問題は、４年や５年の日能研のテキストや予習シリーズにもありました。
この問題が分からなくても、日能研の問題や予習シリーズは解けます。
でも、この問題が分からないと、「豆電球の明るさ」について、はっきり分かった感じもしないし、子どもから、「電池２個で明るさ何倍？」と聞かれても、「う〜ん、よく分かんない。
」となってしまいます。
ということで、勉強してみました。
まずは、答えから。
【４倍】の明るさです。
（豆電球の状態にもよりますし、豆電球の消費エネルギーが全て明るさになるわけでもないので、実際の明るさは４倍にはならないようですが、理論的には４倍です。）
それでは、なぜ４倍になるかです。
中学２年で習う「電力」の範囲になります。
豆電球での明るさは、１秒間当たりの消費エネルギー（電力）に比例するので、電力を計算することになります。
電力＝電圧×電流
そして、オームの法則で、電流＝電圧／抵抗を使えば。
電力＝電圧×（電圧／抵抗）
ここで、豆電球の抵抗は変わらないので、電圧を２倍にすれば、電力（１秒間の消費エネルギー）は４倍。
となるのですが、直感的には、「乾電池の数を直列に２倍にしたら、明るさは２倍じゃなくて、４倍」というのは分かりにくいですね。
そこで、「電圧」を「高さ（高低差）」、「電流」を「水量」でイメージしてみました。
まず、「電圧が２倍になると、電流が２倍になる。」を直感的に理解したとします。その２倍の量の水が、２倍の高さから落ちてくると、衝撃（エネルギー）は４倍になりますね！
このようにイメージによる説明は、物理的に正確ではない面があるにしても、小学生にとっては、分かりやすいかもしれませんね。
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今回は、ここまでです。
