今回は、「1個の乾電池に豆電球を1個つないだときと比較して、乾電池はそのままで、同じ豆電球を2個直列につないだら、乾電池の持ち(寿命)は、短くなるのか、変わらないのか、長くなるのか」についてです。
まずは、結論から。
電池の持ち(寿命)は長くなります。
単純に考えると、豆電球1個をつけるより、2個の豆電球をつける方が電力を使いそうな気がするので、電池の持ちは短くなっても良い気もします。
実際には、豆電球が2個(直列)に増えると、寿命が長くなるんですね
なぜでしょうか
豆電球を2個直列につなぐと、それぞれの豆電球の明るさは、豆電球1個の場合比較して暗くなります。
どれくらい暗くなるのでしょうか
これも、結論から書くと、それぞれの豆電球の明るさは、1/4になるのです。
なので、2個の豆電球が、それぞれ1/4の明るさになり、
2(個)×1/4=1/2
ということで、2個を合計しても、元の1個の豆電球の1/2の明るさです。
1/2の明るさとなっているので、理論的には、電池の寿命は2倍になります。
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小学生の理科、けっこう難しいですね。
なお、参考までに、豆電球2個を直列につないだ場合、それぞれの豆電球の明るさが、元の1/4になる理由は以下の通りです。
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・明るさは、「電力」=電流×電圧に相当します。
・そして、直列の豆電球2個で乾電池1個分の電圧なので、豆電球1個分の電圧は、乾電池1/2分です。また、豆電球が直列に2個になると、抵抗が2倍になるので、電流は1/2になります。
・つまり、豆電球1個で見ると、電圧と電流が、それぞれ1/2になるので、電力=明るさは1/4になります。
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このように、中学で習う範囲のことを使わないで、明るさや電池の持ち(寿命)を比較するので、小学生の電流が難しくなるのだと思います。
とはいっても、中学入試の範囲に入っているので、頑張るしかないですね
もちろん、「どちらが明るいか」とか「どちらが電池の寿命が長いか」といった問題は出ますが、「どちらが何倍明るいか」とか「どちらが電池の寿命が何倍長いか」といった問題は、中学入試では出ません。
よろしければ、以下の記事も参照下さい。↓
今回は、ここまでです。