分野 02
電気回路
電流はどのように流れ、どうすれば制御できるのか
電気回路は、照明やスマートフォン、モーターを動かしています。ここでは、電流が流れるしくみと、電気を安全に使う方法を学びます。
学べること
- 電圧・電流・抵抗とは何か
- 電流が流れるには、なぜ回路が閉じていなければならないのか
- 直列つなぎと並列つなぎのちがい
- 部品にはなぜちょうどよい電流が必要なのか：少なすぎても、多すぎてもいけない
実験の例
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LED を光らせ、LED を守る抵抗を選びます。
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2つのランプを直列につなぎ、次に並列につないで、明るさを比べます。
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スイッチを加え、回路全体を制御するにはどこに置けばよいかを見つけます。
作れるもの
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スイッチつきの懐中電灯
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ナイトライト
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ブザーを使ったかんたんな警報装置
これらは、この分野で取り組む内容の例です。公開されるレッスンとは異なる場合があります。
小さなモデルを試す
これらの小さなモデルは、このブラウザーの中で動きます。ページを一度読み込めば、オフラインでも動き続けます。学習用に簡略化したモデルであり、MEKALUMI のシミュレーションエンジンではありません。
LED を守ろう
電池と抵抗を選んでから、スイッチを入れましょう。電流が少なすぎると、LED は光りません。多すぎると、本物の LED なら焼き切れてしまうおそれがあります。
スイッチ
- 電流
- 11.4 mA
- LED
- 安全に光っています。
抵抗は電流を制限します。どれだけ流れるかは、オームの法則でわかります：電流 =（電池の電圧 − LED の電圧）÷ 抵抗。
モデル：理想的な電池。赤色 LED の電圧降下は 2 V で一定とし、約 20 mA までは安全とします。
シミュレーションが簡略化していること
- 電池や導線は理想的なものとしてあつかわれることが多いですが、本物の電池は消耗し、本物の導線は熱をもちます。
- シミュレーションの部品はどれもまったく同じですが、本物の部品は一つひとつ少しずつちがいます。
どんなシミュレーションも、現実を簡略化しています。どのように簡略化しているかを知ることも、工学を学ぶことの一部です。
学校の教科とのつながり
理科（物理）、算数・数学（オームの法則）、技術
ほかの分野とのつながり
電気回路は、デジタル論理、プリント基板設計、自動制御、ロボット工学へとつながります。
知っておきたいこと
バーチャルな回路なら、安全に試すことができます。でも、壁のコンセントの電気は危険です。絶対に実験に使わないでください。