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中学「理科1分野」の「回路と電流、電圧」学習の「回路」の学び方

中学「理科1分野」の「回路と電流、電圧」学習の「回路」の学び方をご紹介します。

回路とは

自然界における電気は、雷に代表されるように、バッ!と一気に放出されてそれでおしまい、というものが多いのですが、電線などを活用することで、電気が流れる「コース」を作り、電気が一周して帰ってくるようにすることが出来ます。これによって連続的に電気で仕事をさせるようにしたときの道のことを、回路と言います。

電流の向き

電流は、電極のプラスからマイナスに向かって流れます。電流とはマイナスの性質を持った自由電子がプラスの方向に向かって引かれるものなので、解釈によってはマイナスからプラスに流れているともいえますが、これが今の理科の決まりごとなのです。

自由電子を動かすためのエネルギーはプラス極から出てマイナス極へ戻ってくるもの、として考えましょう。

電気用図記号と回路図

回路図とは、回路の中にある様々な要素の位置関係を示したものです。回路の地図といったところです。電気用図記号は回路図を描くときに用いる地図記号のようなものです。

直列回路と並列回路

直列回路

直列回路とは、全ての要素を一直線に並べた回路です。電気の逃げ場がありませんので、全ての要素が順番に影響していきます。

抵抗が2つ並んでいる場合、1つ目の抵抗で電圧は弱まり、2つ目の抵抗には弱い電圧がかかります。電流がダイレクトに抵抗に直撃しますので、回路全体の抵抗値は抵抗全ての和になります。そして電流は、これらの影響を加味した結果、電極が流せる分だけ均等に流されます。

最後に忘れてはならないのが、どこかが断線すると回路が途絶えるということです。そのため工業では使われる機会は少ないです。

並列回路

並列回路とは、抵抗器や電球を枝分かれさせて、複数の道にした上でつなげた回路です。強い抵抗があった場合、そこには電流をちょっとしか流さないことが出来るため、電圧はどこを計ってもかわりません。

抵抗は、強い抵抗には弱い電流、少ない抵抗には強い電流という具合に配分しますので、1つ1つの抵抗器の抵抗値よりも、回路全体の抵抗値のほうが小さくなります。

電流は上記の通り、測る位置によって違います。どこかに問題があったら楽なほうに向かって、全体の破滅を防いでいるのがお分かりいただけるでしょうか。これが並列回路の特徴です。あなたのお部屋の照明も並列回路です。

おわりに

自分なりのイメージを作り上げることが大切です。

(image by amanaimages)
(image by 筆者)

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