直列のLEDとランプ-電球が点灯しないのはなぜですか？

私の6歳の息子は、Snap Circuitsスタイルキットの実験を始めたばかりで、すでに非常に基本的な質問があります。

バッテリーで駆動するLEDとランプを並列に配置すると、LEDとランプの両方が明るく点灯します。

ただし、LEDとランプを直列に配置すると、LEDのみが点灯します。

明らかに電流がランプを流れています（電球を外すとLEDが消えます）。

では、なぜ電球は点灯しないのですか？

私はちょっと安いので、適切なスナップサーキットを買うのではなく、eBayで中国から同様の一般的なセットを買いました（電子ブロックキットW-58を参照）

（これがこのフォーラムには基本的すぎるが、Google経由でまだ答えを見つけていない場合はおAびします）

並列に接続されたLEDとランプの場合、それぞれのバッテリー電圧全体があります。

直列接続されている場合、それぞれの電圧はバッテリー電圧と合計する必要があります。

与えられた情報以上の情報がない場合、最も可能性の高い答えは、ランプの電圧です。これはバッテリー電圧と等しくなければなりません。 から LEDの電圧を引いた値に）は、可視光を生成するには不十分です。

この答えを入力しているときに、写真を追加したことがわかります。総バッテリー電圧は約3Vのようです。多くのLEDが2Vを超える順方向電圧を持っていることを考えると、これは電球全体で1V未満になります。

キットに電圧計はありますか？その場合、直列接続のランプ両端の電圧を測定します。

LEDは非常に多くの電圧を落とすので、電球にはほとんど残っていません。

1.5 Vバッテリーは2つしかありません。これは、直列で、LEDの順方向電圧にはほとんど十分ではありません。

白熱電球は、消費する電力が減少するとすぐに暗くなります。電力は電圧の2乗を抵抗で除算したものです。

このまさに理由で、白熱電球を暗くしてもエネルギーはあまり節約されません。散逸したワット数のわずかなわずかな減少のみが電球をほぼすべて暗くします。

フィラメントは主に熱を発生し、可視光としてはほんのわずかしか発生しません。これは、消費電力に非常に敏感な温度に非常に敏感です。

暗い部屋でランプを見てみてください。あなたはかすかな赤い輝きを見ることができるかもしれません。また、暗い部屋でも、LEDからの光が原因で電球が暗く光っていることを確認できない場合があります。LEDも覆ってください。

LEDと直列に抵抗器が必要です。LEDはダイオードであり、印加電圧が特定のポイント（3Vを大きく下回る）を超えると、ダイオードは通過する電流を急速に増加させます。そのため、電流制限抵抗器がなければ、LEDは非常に多くの電流を流して燃え尽きます。

LEDが電圧を低下させるという以前の回答は正しいですが、低下はLEDと隠れた抵抗の組み合わせに及びます。電球はわずかに抵抗を追加するだけで、電流は少し減りますが、LEDはほんの少し調光します。しかし、電球は点灯に必要な最小電圧を奪われています。

追加の興味深い要素は、白熱灯のフィラメント抵抗がコールドは、その抵抗の約1/10ときに高温である場合。

10オームの代わりに、冷たい消灯ランプはおそらく1オームに近いでしょう。

$P = I^2 \cdot R$）

直列ランプは、LEDライト回路を完成させる巻き線にすぎません。

一方、白熱灯の正の温度係数機能は有用です。HPの初期のオーディオオシレーターを参照し、ウィーンブリッジオシレーターについて読んでください。

いい質問です！前述のように、並列回路と直列回路です。並行して、ランプとLEDモジュールの両方が完全な3ボルトを取得します。連続して、3ボルトを共有する必要があるため、それぞれがいくつかを取得します。同じ種類の電球が2つある場合、それぞれが1/2の電圧になります。3個の電球が直列に接続され、それぞれが1/3になります。LEDモジュールはそれをより複雑にします。しかし、最初に最大の問題をやってみましょう。

$\dfrac{E}{I}=R$$\dfrac{3V}{0.3A} = 10 \Omega$

$\dfrac{V}{A}=R$$\dfrac{1}{V}: \dfrac{V}{AV}=\dfrac{R}{V}$$\dfrac{V}{V}$$\dfrac{1}{A}=\dfrac{R}{V}$$A=\dfrac{V}{R}$$10 \Omega + 10 \Omega = 20 \Omega$$\dfrac{3V}{20\Omega} = .150A$$RA=V$$10 \Omega \times .15 A = 1.5 V$。

$A=\dfrac{3V - 1.xV}{10 + 33 \Omega}$$\dfrac{1.9V}{43 \Omega}$$\dfrac{1.1V}{43 \Omega}$

説明のために、赤色LEDの順方向電圧降下は1（何か）ボルト、緑色は約2ボルト、青色はさらに高くなっています。もちろん、それらは有限の抵抗値を持っていますが、その固定電圧を単に除去するものと考えるのが最も簡単です。電流は、抵抗両端の残りの電圧として計算できます。抵抗器がない場合は、電流を制限するためのより複雑な方法が必要です。

もっと楽しくするには、適切なサイズの電動モーターを電球と直列に置き、電球の明るさに注意してください。次に、モーターに何らかの負荷をかけます。変更はありますか？

回路で何が起こっているのかを視覚化して理解するための1つの方法は、LEDがランプを点灯するのに十分な電流を流さないと考えることです。簡単に言えば、それは本質的にランプよりもはるかに抵抗力があります。2つの同じタイプのランプを直列に配置した場合、両方とも同じ明るさで点灯し、電源から供給される電流と同じ明るさになるはずです。本当に単純な例えとして、同じワット数の115ボルトACランプを2つ直列に配置するには-完全に点灯する230ボルト。

しかし、LEDの抵抗はランプよりもはるかに大きく、正確には半導体であり、順方向電圧降下があります。

簡略化：LEDでの順方向電圧降下は、たとえば20mAの電流で約2ボルト（現在の正確な数値は思い出せません）、3ボルトのバッテリー構成のように見えます。ランプ。また、LEDはフィラメントを加熱するのに十分な電流を流しません（これはインダクタとして分類され、LEDは半導体であるため、私のアナロジーは不正確です）が、ランプはおそらく供給電圧が補償のために高くても完全に点灯しませんLEDの順方向電圧降下。

それが理にかなっていることを願っています。そうでない場合は謝罪しますが、急いで行こうと思ったのは、行を降りて別のことをしなければならなかったからです。

あなたの質問は、ワット数が等しくないが同一の電圧ランプが直列に接続されている同様の実験を思い出させます。ランプの1つのサイズの2倍の電圧が突然配置に適用されます。電圧を選択する際には、電気安全に注意してください。6ボルトの定格のランプは正常に動作します。6ボルトでの車の停止/サイドライト電球を使用することをお勧めします。この実験は、約30年前にGCE "A" Physics実技試験で使用されました。

あなたが試すことができるもう一つのことは、透明なガラスシェルを備えた異なる240ボルトのフィラメントランプを12ボルトに接続することです-私が正しく覚えていれば25ワットのランプはうまく機能し、見やすい非常に優しいフィラメントグローを与えます。繰り返しますが、電気の安全に注意してください。

電圧降下をしばらく無視し、電流の観点から説明します。

LEDと直列に配置すると、LEDを通過する電流も電球を通過しますが、フィラメントに流れる熱（電流の2乗、電球の抵抗の倍数）は、フィラメントが可視光を生成するのに十分なほど熱くなるには不十分です。

LEDからの光は、そこを流れる電流にほぼ比例しますが、電球の明るさ（薄暗い/パワー不足の電球の場合！）は、入力電流の立方体に近い比例関係にあります。「小麦粒」ランプ（20ma）をLEDと直列に配置し、電流を調整すると、これが明らかになります。

いくつかの物理学について：バッテリーはほぼ理想的な電圧源を表します。これは、バッテリー内部で、2つの端子間の電位差がオープンになるまで電子をカソード（+）からアノード（-）に移動させる化学反応があるためです-回路電圧。これをVbattと呼びます。

2つの端子間で電気接続が行われると、この電位差により電子が外部接続を（-）から（+）端子に流れ、電子の「回路」を作成します。この電子の流れにより、端子間の電位差が減少し、反応が加速され、より多くの電子が供給され、電流が増加します。そうすると、抵抗により負荷に電圧が増加します。端子での電流と電位差は、反応速度の増加を止めるのに十分になるまで上昇します。数学的には、I1 * R1 = Vbatt。

@Mark McLaren興味深い質問....しかし、直列回路で（そのまま）極性を変更せずにLEDと電球の位置を入れ替えることができれば、私のロジックが正しい場合は電球が点灯します....言うまでもなく電圧は最初にLED全体で低下し、残りの電圧（LEDが使用する3 VOLT MINUS電圧）は電球には不十分です。ただし、直列には十分な電流があります。電子はバッテリーの極性から最初にLEDに向かって流れます。これが電圧が最初にLED全体で低下し、残りがランプ全体で低下する理由かもしれません.... LEDとランプの位置を入れ替えて、ランプが点灯するかどうかを確認してください。 ..LEDが低電圧を必要とし、LEDの残りの電圧で十分であるため、LEDが点灯することを願っています。気になります