LED点灯回路におけるLEDの消費電力割合の計算

直列回路における電圧配分と消費電力の比例関係から計算します。 LED と抵抗器が直列に接続されているため、回路全体に流れる電流は共通であり、 $I = 10\,\text{mA} = 0.01\,\text{A}$ です。 電源電圧が $10\,\text{V}$ であるため、回路全体の消費電力 $P_{\text{全}}$ は次式となります: $$P_{\text{全}} = 10\,\text{V} \times 10\,\text{mA} = 100\,\text{mW}\ (0.1\,\text{W})$$ LED の順方向電圧降下は $2\,\text{V}$ であるため、LED の消費電力 $P_{\text{LED}}$ は次式となります: $$P_{\text{LED}} = 2\,\text{V} \times 10\,\text{mA} = 20\,\text{mW}\ (0.02\,\text{W})$$ したがって、回路全体の消費電力に占める LED の消費電力の割合は次式のとおりです: $$\frac{P_{\text{LED}}}{P_{\text{全}}} \times 100 = \frac{20\,\text{mW}}{100\,\text{mW}} \times 100 = 20\%$$ ※直列回路では電流 $I$ がすべての素子で共通であるため、各素子の消費電力は印加電圧に比例します。したがって、 $\frac{2\,\text{V}}{10\,\text{V}} \times 100 = 20\%$ と即座に求めることもできます。 したがって正解はアです。 各選択肢の解説は以下のとおりです。 誤り。25%は LED と抵抗の消費電力の比(2V:8V=20mW:80mW)で、回路全体に対する割合ではありません。 誤り。80%は抵抗器で消費される電力の割合です(8V/10V)。 誤り。100%は回路全体の消費電力です。

図の LED 点灯回路において,LED に 10 ミリ A の電流が流れるように抵抗値を決定したときに,回路全体の消費電力に占める LED の消費電力の割合は何%か。ここで,LED の順方向電圧は 2V とし,電源の消費電力は無視するものとする。

LED点灯回路
出典令和7年度秋期 応用情報技術者試験 午前 問20
ア
20
イ
25
ウ
80
エ
100