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豆電球の消費電力と抵抗値のグラフの書き方について
- 豆電球の消費電力と抵抗値の関係について、大学のレポートでグラフを作成する方法を教えてください。
- 大学のメカトロニクスの授業で電気計測の基礎（オームの法則）のレポート課題を取り組んでいます。実験中に測定した豆電球の電圧と電流値から求めた消費電力と抵抗値の関係をグラフに表す方法を知りたいです。
- 測定した豆電球の電圧と電流値から求めた消費電力と抵抗値の関係について、大学のレポートで作成したグラフについてアドバイスをお願いします。
- Nakano-Azusa
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- 物理学
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今晩は。 ＞私の書き方に問題があれば正しいご指摘・ご教授をお願いします。（特に何も考えず適当にプロットして＞作ったら不自然なグラフになってしまったので...） １）測定データから抵抗値（Ω）を計算してますが、桁がおかしいです。 値がみんな１桁大きい。たとえば最初のデータから 50mV／72mA＝0.69（Ω）にならなければならないのに７（Ω）になってます。あわてずにしっかり計算しましょう。 ２）電力の計算もおかしいです。 データシートにはｍWの単位で記入するようになってますが記入されている計算結果は最初の目標50mVの場合を除いて3桁も小さな値になってます。 更に、グラフでは電力の単位が mW ではなく W になってしまってます。データシートの計算結果の値の 10＾6倍もの値になってます。豆電球なのに何十Wはありえないでしょ？ ３）測定データには 0（mW ）のデータは無いのにグラフにプロットされている。 普通、データに無い値は注記付でグラフに描くか、何も描きません。 ４）正しいグラフは添付図のようになるでしょう。 ５）抵抗値が消費電力によって変化（増加する）理由は回答NO.2の方の説明のとおりでしょう。
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- porco909
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グラフの書き方の注意 測定値には誤差を含んでいますので、線を引く ときは、必ずしも全ての点を通過する必要は ありません。だいたい平均値を通るような １本のなめらかな曲線になるようにします。 消費電力―抵抗のグラフでは、消費電力が ０のときでも抵抗値は０にはならないので、 曲線が原点を通らなくてオッケーです。 豆電球の消費電力が増加するとともに抵抗値が 増加していることが重要です。このために 電圧―電流のグラフでは、原点は通りますが 直線のグラフにはなりません。いわゆる オームの法則が成り立たないケースです。 では、なぜ消費電力が増えると抵抗が 増えるのかを考えてみましょう。 その前に豆電球はどうして光るのでしょうか？ 物質には、温度が上昇すると光を放射する性質が あります。黒い炭に火をつけて温度が上げると 赤→橙→黄色と光るようになります。 金属でも、例えば鉄を熱すると赤く光ります。 豆電球が光るのも、物質のこの性質です。 フィラメントに電流を流して温度を上げて 光らせています。 ですから、あまり多くの電流を流すと、温度が 上がりすぎてフィラメントが溶けてしまいます。 電球が切れた、状態ですね。 ではフィラメント（主に金属のタングステンです） の消費電力が増えて温度が上がる、とは どのようなことでしょう？ 物質の温度が上がることは、物質を構成している 分子や原子の振動が激しくなること、です。 消費電力（＝エネルギー）は、原子や分子の 振動のエネルギーに使われます。 （さらに高温になると結合が切れて、分子や原子は 気体になります。気体の温度は、ほぼ、分子や原子の 運動エネルギーの大きさで表されます。） 電流の正体は、電子（自由電子）の流れですが、 電子が通過するタングステンの温度が高いと、 激しく振動するタングステン原子に散乱されて、 通過しにくくなってしまいます。 温度が上がると電子が流れにくい、つまり電流が 流れにくいということは、すなわち 温度が上がると電気抵抗が上がることを意味します。 ちなみに、オームの法則が成り立つのは、 抵抗における温度上昇がほとんど無視できる 場合です。
お礼
ご丁寧に解説有難う御座いました。 大変参考になりました、今後役立ちそうです。
- tetsumyi
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消費電力－抵抗値のグラフと言うのが、どんな意味を持つのか私には理解できません。 普通は電圧－抵抗値、とか電圧－消費電力のグラフを書いて考察すると思うのですが？
お礼
ご意見有難う御座いました。
お礼
わざわざグラフ図まで添付して頂き、有難う御座いました。 個人的に、一番わかりやすいご回答でした。 細かい解説、有難う御座いました。