直列および並列に接続すると、どの電球が明るくなりますか？その理由は何ですか？
80Wと100Wの2つの電球が直列と並列に接続されています–どちらが明るくなりますか？
私たちが受け取った最も紛らわしい質問は、 2つの電球を直列に接続してから並列に接続すると、どちらが明るく輝くかです。 そして、正確な理由は何ですか？ Webにはたくさんの情報がありますが、混乱を解消するために正確な値を計算するために、非常に段階的な詳細を説明します。
まず、抵抗が高く、回路内でより多くの電力を消費する電球（直列または並列に関係なく）が明るく輝くことを覚えておいてください> 。つまり、電球の明るさは、電圧、電流（V x I =電力）、および抵抗に依存します 。
また、ワットで消費される電力は明るさの単位ではないことに注意してください。明るさの単位は、カンデラとしても知られるルーメン（SI由来の光束の単位であるlmで示される）です。 （光度の基本単位）。ただし、光の明るさは電球のワット数に正比例します 。そのため、電球が使用しているワット数が増えると明るくなります 。
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電球が直列に接続されている場合
電球の定格ワット数は異なり、直列回路で接続されています：
それぞれ 80Wの電球が2つあるとします。 （電球1）および 100W （電球2）、両方の電球の定格電圧は220Vで、直列に接続されています 220VACの供給電圧で。その場合、抵抗が高く消費電力が大きい電球が明るく輝きます。 他のものより。つまり、 80Wの電球（1）は明るく輝き、100Wの電球（2）は直列接続で暗くなります 。つまり、直列では、両方の電球に同じ電流が流れます。抵抗が高い電球は、その両端の電圧降下が大きくなるため、消費電力と輝度が高くなります。どのように？以下の計算と例を見てみましょう。
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パワー
P =V x I またはP=I 2 R またはP=V 2 / R
さて、抵抗 電球1（80W）;
直列回路では、電流は同じで、電圧は加算的であることがわかっています しかし、電球の定格電圧は220Vです。つまり、
直列回路の電圧：V T =V 1 + V 2 + V 3 …+V n
直列回路の電流：I T =I 1 =I 2 =I 3 …in
したがって、、
R =V 2 / P 80
R 80W =220 2 / 80W
R 80W =605Ω
そして、電球2の抵抗（100W）;
R =V 2 / P 100
R 100W =220 2 / 100W
R 100W =484Ω
現在、現在;
I =V / R
=V /（R 80W + R 100W ）
=220V /（605Ω+484Ω）
I =0.202A
今、
電球1（80W）によって消費される電力
P =I 2 R
P 80W =（0.202A） 2 x605Ω
P 80W =24.68 W
電球2（100W）によって消費される電力
P =I 2 R 100
P 100W =（0.202A） 2 x484Ω
P 100W =19.74 W
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したがって、消費電力が P 80Wであることが証明されました> P 100W つまり、電球1（80W）は、電球2（100W）よりも消費電力が大きくなります 。したがって、 80W電球は、直列に接続した場合、100W電球よりも明るくなります 。
各電球の電圧降下を見つけてから、次のようにP =VxIによる電力損失を見つけてケースを確認することもできます。
V =I x R またはI=V / R またはR=V / I …（基本的なオームの法則）
電球1（80W）の場合
V 80 =I x R 80 =0.202x605Ω=122.3V
V 80 =122.3V
電球2（100W）の場合
V 100 =I x R 100 =0.202x484Ω=97.7V
V 100 =97.7V
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今、
電球1（80W）によって消費される電力
P =V 2 80 / R 80
P 80W =122.3
2
V/605Ω
P 80W =24.7 W
電球2（100W）によって消費される電力
P =V 2 100 / R 100
P 100W =97.72 2 V/484Ω
P 100W =19.74 W
直列回路の総電圧
V T =V 80 + V 100 =122.3 + 97.7 =220V
もう一度、80W電球の方が100W電球よりも消費電力が大きいことが証明されました 直列に接続した場合 。したがって、80Wの電球は100Wよりも明るく輝きます 直列に接続した場合の電球。
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電球が並列に接続されている場合
電球の定格ワット数は異なり、並列回路に接続されています：
これで、それぞれ 80Wの同じ2つの電球ができました。 （電球1）および 100W （電球2）並列接続 220VACの供給電圧の両端。その場合、同じことが起こります。つまり、より多くの電流と高い消費電力を持つ電球がより明るく輝きます 他のものより。今回は、 100W電球（2）が明るくなり、80Wの電球1が暗くなります 。要するに、並列に、両方の電球はそれらの両端に同じ電圧を持っています。抵抗が低い電球はより多くの電流を流すため、消費電力と輝度が高くなります。混乱している？ケースが逆になっているので。混乱を解消するために、以下の計算と例を見てみましょう。
パワー
P =V x I またはP=I 2 R またはP=V 2 / R
さて、電球1（80W）の抵抗;
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並列回路の電圧は同じで、電球の定格電圧は220Vです。つまり、
並列回路の電圧：V T =V 1 =V 2 =V3…Vn
並列回路の電流：I T =I 1 + I 2 + I 3 …in
したがって、、
R =V 2 / P
R 80W =220 2 / 80W
R 80W =605Ω
そして、電球2の抵抗（100W）;
R =V 2 / P
R 100W =220 2 / 100W
R 100W =484Ω
今、
並列回路では電圧が同じであるため、電球1（80W）によって消費される電力。
P =V 2 / R 1
P 80W =（220V） 2 /605Ω
P 80W =80 W
電球2（100W）によって消費される電力
P =V 2 / R 2
P 100W =（220V） 2 /484Ω
P 100W =100 W
したがって、 P 100Wであることが証明されました> P 80W つまり、電球2（100W）は、電球1（80W）よりも消費電力が大きくなります 。したがって、 100W電球は、並列接続した場合、80W電球よりも明るくなります。
上記のケースを確認するために、各電球の電流を見つけてから、 P =V x Iで消費電力を見つけることもできます。 次のように。電球の定格電圧は220Vを使用しました。
I =P / V
電球1（80W）の場合
I 80 =P 80 / 220 =80W / 220 =0.364A
I 80 =0.364A
電球2（100W）の場合
I 100 =P 100 / 220 =100W / 220 =0.455A
I 100 =0.455A
今、
並列回路の電圧は同じであるため、電球1（80W）によって消費される電力。
P =I 2 R 1
P 80W =0.364 2 ax605Ω
P 80W =80 W
電球2（100W）によって消費される電力
P =I 2 R 2
P 100W =0.455 2 ax484Ω
P 100W =100 W
並列回路の合計電流
I T =I 1 + I 2 =0.364 + 0.455 =0.818A
もう一度、100W電球の方が80W電球よりも消費電力が大きいことを証明しました 並列接続の場合 。したがって、100W電球は80W電球よりも明るく輝きます 並列接続時。
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計算と例なし
計算と例は初心者向けです。簡単にするために、常に「高出力」の電球は「抵抗が少ない」という事実を覚えておいてください。 。 定格の高い電球のフィラメントは、低いワット数よりも太いです 。私たちの場合、80W電球のフィラメントは100W電球より細いです。
つまり、 100ワットの電球は抵抗が少なく、80ワットの電球は抵抗が高くなります 。
電球が直列に接続されている場合
直列回路の電流は各ポイントで同じであるため、両方の電球が同じ電流と電圧を得るのは異なります。明らかに、高抵抗電球（80W）での電圧降下はさらに大きくなります。したがって、80Wの電球は直列に接続された100Wの電球と比較して明るく輝きます 両方の電球に同じ電流が流れているため、フィラメントが細いほどワット数が低くなるため、80W電球の抵抗が大きくなり、消費電力が大きくなります（ P =V 2 / Rここで、電力は電圧に正比例し、抵抗に反比例します ）およびより高い熱を生成する ＆ライト 100W電球より。
電球が並列に接続されている場合
並列回路の電圧は各セクションで同じであることがわかっています。つまり、両方の電球の電圧降下が同じです。これで、抵抗の少ない電球に流れる電流が増えます。今回は100Wの電球です。つまり、100Wの電球は80Wの電球よりも多くの電力を消費します（ P =I 2 R ）ここで、電流と抵抗は電力に正比例します。したがって、100W電球は平行して明るく輝きます 回路 。
球根が直列に接続されているか並列に接続されているかを知る方法
家庭用電気配線と設置のほとんどは、直列配線に比べていくつかの利点があるため、直列ではなく並列または直列並列に配線されます。そのため、ワット数の低い電球と比較して、定格の高い電球がより明るく輝くことに気付く場合があります。その場合、100Wの電球は60Wまたは80Wの電球よりも明るく輝きます。
ここで、電力定格の高い電球は並列に接続すると明るくなり、電力定格の低い電球は直列配線の場合に明るくなり、その逆もあることを知っておく必要があります。
キーポイント ：
- 直列回路では、100Wの電球ではなく、高い消費電力のために80Wの電球が明るく輝きます。
- 並列回路では、80Wの電球ではなく、電力損失が大きいため、100Wの電球が明るく輝きます。
- より多くの電力を消費する電球は明るく輝きます。
- 直列では、両方の電球に同じ電流が流れます。抵抗が高い電球は、その両端の電圧降下が大きくなるため、消費電力と輝度が高くなります。
- 並行して、両方の電球の両端の電圧は同じです。抵抗が低い電球はより多くの電流を流すため、消費電力と明るさが高くなります。
- ほとんどの家庭用電気配線電球は並列に配線されています。
注意と知っておきたいこと：
- 実際の電球の温度変化。したがって、抵抗が一定で、抵抗が温度に依存する場合に適用されるため、オームの法則は適用されません。
- 電球の温度係数を考慮に入れる必要があります。単純化のためにオームの法則を使用するために温度係数を無視します。
- 白熱灯とタングステンランプフィラメントの場合、白熱灯は正の温度係数を持つ非線形デバイス（抵抗）です。
産業技術