豆電球の実験で「電力を大きくすると抵抗値が増えた」という結果は、一見するとオームの法則と矛盾しているように見えます。しかしこれは誤りではなく、白熱電球のフィラメントが持つ「温度依存性」によって説明できる現象です。本記事では、その理由と正しい考え方を整理します。
オームの法則と抵抗の基本
オームの法則では、抵抗は一定であると仮定されます（V=IR）。
しかしこれは「温度が一定」という条件付きの法則です。
つまり実際の電球のように温度が変化する場合は、そのまま適用できません。
豆電球のフィラメントの性質
豆電球のフィラメントはタングステンなどの金属でできており、高温になると強く発光します。
電力を大きくすると電流が増え、フィラメントの温度が急上昇します。
この温度上昇が抵抗変化の本質的な原因です。
抵抗が温度で増える理由
金属中では電子が格子（原子の並び）の中を移動しています。
温度が上がると原子の振動が激しくなり、電子の移動がより頻繁に散乱されます。
この「散乱の増加」により、電気抵抗が増加します。
よくある誤解と先生の指摘の意図
「原子が電子の運動を妨げる」という説明は方向としては正しいですが、やや抽象的すぎます。
教師が求めているのは「格子振動（フォノン）が増えることで散乱確率が上がる」というより物理的な説明であることが多いです。
つまり単なるイメージではなく、物理モデルでの説明が重要になります。
電力・電圧・抵抗の関係
電力が増えると電流が増え、それに伴い発熱（ジュール熱）が増加します。
その結果、フィラメント温度が上昇し、抵抗も上昇するため、単純な比例関係にはなりません。
このため豆電球は「非線形抵抗素子」として扱われます。
まとめ
豆電球の抵抗が電力とともに増加するのは、フィラメントの温度上昇によって原子の振動が増え、電子の移動が妨げられるためです。
これはオームの法則の例外ではなく、「温度が変化する場合の抵抗変化」という物理的な現象です。
正しくは、金属格子の熱振動による電子散乱の増加として理解するのが適切です。
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