白熱ランプの非線形抵抗を探る：実践ラボガイド
部品と材料
- 電卓（または鉛筆と紙で算術計算）
- 6ボルト電池
- 低電圧白熱ランプ（Radio Shackカタログ #272-1130または同等品）
相互参照
Lessons In Electric Circuits, Volume 1, chapter 2: “Ohm’s Law”
学習目標
- ボルトメーター、アンペアメーター、オームメーターの使用
- 実回路へのオームの法則適用
- 動作条件によって変化する抵抗があることを認識
- 科学的方法で仮説を検証
回路図
図解
手順
1. ランプの抵抗を非通電状態でマルチメーター測定。この値はランプ内部の薄い金属フィラメントを反映し、ジャンパーワイヤーより高く、前回実験の抵抗器より低くなります。後で比較するため記録。
2. 単一電池・単一ランプの直列回路を構築。マルチメーターを適切な電圧レンジに設定し、点灯時のランプ両端電圧を記録。先の抵抗値とともに控える。
3. マルチメーターを最高電流レンジ（またはオートレンジ）に設定し、電池とランプの直列にアンペアメーターを挿入。明確な読みが出るオーバーレンジしないレンジを選択。測定電流を、先の電圧・抵抗とともに記録。
4. オームの法則で期待電流を計算：I = V ÷ R。計算電流と測定電流を比較。通常、計算電流は測定値より大幅に高くなります。
5. 異なるモデルのメーター（アナログ vs デジタル）でランプ抵抗を再測定。抵抗測定は非通電コンポーネントでのみ実施のこと。通電中は外部電圧が読みを歪めます。アナログメーターは同一ランプでデジタルより高い抵抗を示すことが多いです。
6. なぜランプの抵抗が点灯/非点灯時やメーター違いで変化するか考察。フィラメント温度、材料特性、メーター内部抵抗などの要因を検討し、この非線形挙動を説明する仮説を立ててください。
7. 外部変数（ランプへの追加光照射など）を導入し抵抗測定。抵抗が応答すれば仮説の証拠に、変化しなければ仮説は棄却され代替説明を探す必要があります。
この体系的アプローチに従うことで、測定技術の実践経験を積み、非線形抵抗の理解を深め、制御された実験室環境で科学的方法を実践できます。
産業技術