電流と光度

質問

豆電球の定格内の電流を流したとき、豆電球に流れる電流が単純に半減した場合、豆電球の光度も比例して半減しますか？その逆に電流が２倍になりますか？
教えてください。よろしくお願いします。

回答No.4

soramist

>豆電球に流れる電流が単純に半減した場合、豆電球の光度も比例して半減しますか？その逆に電流が２倍になりますか？

意味の通らない質問文ですね。
前半は「電流」でなくて「電圧」でしょうか？
（電流1/2と2倍が矛盾しています）

電球にかかる電圧E(V)と電流I(A)の関係は、
　I=kE^0.6　(kは比例定数）

となります。
大雑把には、「電流は電圧の平方根に比例する」と考えてもよいかと思います。
つまり、「電圧が半分になっても、電流は約0.7掛け」です。
（ご質問の電流1/2であれば、そのときの電圧は定格の31.5%になっているはずです）

以下、電圧が1/2になったときの消費電力を計算してみます。
（どうしても電流1/2の場合を知りたかったら再質問してください。ただし、上式にあてはめれば答えは出ます）

計算例　定格12V,0.5A(6W)の電球
　定格時の特性より
　　k=0.5/12^0.6=0.1126

　電圧1/2時　I=0.1126x6^0.6=0.33A
　消費電力　　6Vx0.33A=1.98W

定格時の33%です。
（オームの法則を適用した場合のように、1/4にはならない点に注意）

電球の消費電力は放射熱エネルギーとバランスしていると考えられます。
（バランスしていなければ、無限に温度は上昇し遂には断線する）

放射エネルギーを説明するものに、ステファン・ボルツマンの法則があります。
http://www-lab.ee.uec.ac.jp/text/StefanBoltzmanLaw/

つまり、電圧が1/2になれば、消費電力が33%になり、放射エネルギーも33%になり、大雑把にいって明るさも33%になると考えられます。

ここで注意しなければならないのは、実際には温度が下がることによって、エネルギースペクトルが長波長の方へ移行することです。
短波長の可視光線のエネルギーが減って、赤外領域のスペクトルが増えてきます。
電圧を下げると、ぼんやりした色になるのはこのためです。

目で見た感じでは33%以下の明るさ（暗さ？）に見えるでしょう。

似たような質問が最近数件ありました。
参考にしてください。
http://okwave.jp/qa2634144.html
http://okwave.jp/qa2613393.html

参考URL：

http://www-lab.ee.uec.ac.jp/text/StefanBoltzmanLaw/

回答No.3

foobar

#2さん回答にある電球のフィラメント抵抗変化の影響以外に、
フィラメント温度変化による色合い変化の影響も有ります。
人の目は同じパワーの光でも色合いによって感じる明るさが違います。
光度はその感じ方の補正をしていますので、フィラメントの温度が変わって色合いが変わると同じパワーの光でも光度は変わります。
（電流が減るとフィラメントの温度が下がって、より赤っぽい光になり、電力の低下以上に光度（見た目の明るさ）は低下します）

回答No.2

rabbit_cat

電球が理想的な抵抗とすれば、電流が半分になると、電圧も半分になるので、消費エネルギー（≒明るさ）は1/4になります。

実際には、豆電球の抵抗は非線形なので、1/4よりもさらに暗くなるでしょう。

回答No.1

oo14

電球の種類によって、各種実験データがあるようです。
電気工学便覧のような辞書的な書物には必ず載っています。
軽くググッでみましたが、常識的すぎるのか、
あまり適当なものがありませんでした。
家庭用の電球ではこんなＵＲＬがありました。

参考URL：

http://www.akarisenka.com/mame/hakunetsu_denkyu.htm