電池と豆電球を導線でつないでも、いつでも光るわけではありません。電池の＋極から豆電球を通り、－極へもどる道が切れずにつながったときに電気が流れます。この一周する道を回路といいます。また、回路のすき間にいろいろな物を入れると、電気を通す物と通さない物を比べられます。ゲームの左右の回路口と素材しらべ帳は、この二つの見方を操作しながら確かめるためのものです。
対象: 小学3年生 / 学び: 理科・エネルギー・電気の通り道
電気が流れる道は一周している
豆電球を光らせるには、電池の＋極、導線、豆電球、もう一本の導線、電池の－極が、切れ目なく一周するようにつながる必要があります。このような電気の通り道を回路といいます。導線が端子から外れていたり、片方の導線を電池の同じ極へつないだりすると、一周する道ができないので光りません。豆電球が光らないときは、強く押したり全部を一度に外したりするのではなく、＋極から順番にたどり、すき間やゆるいところがないかを一か所ずつ確かめます。ゲームでも左だけでなく右の道もつながって、はじめて塔の灯りがつきます。
電気を通す物を同じ回路で比べる
物が電気を通すか調べるときは、回路の一部にわざとすき間を作り、そのすき間へ調べたい物をはさみます。豆電球が光れば、その物を通って電気が流れたと考えられます。光らなければ、まず電池、豆電球、導線のつなぎ方が正しいかを確かめ、そのうえで物を入れ替えて比べます。銅、鉄、アルミニウムなどの金属は電気を通します。ゴム、プラスチック、ガラス、かわいた木は、小学校で行う安全な回路実験では電気を通さない物として比べられます。色や重さだけで決めず、同じ条件の回路で結果を観察することが大切です。
回路塔では素材と場所をどう使う？
ゲームの左の回路口は電池の＋極から灯りへ上る道、右の回路口は灯りから－極へもどる道です。どちらにも電気を通す金属部材が必要です。中央の支えは回路につながっていないので、ゴムやプラスチックのように電気を通さない部材でも塔を支えられます。ここでは、電気を通す性質と、ゲーム上の重さ・支えの強さを分けて考えます。鉄が重いことやゴム柱が強いことはバランスを作るためのゲーム内の部材設定ですが、金属が電気を通すかどうかは学習内容に合わせています。通電テスト後のしらべ帳を見て、どの素材をどの場所に使うか考え直しましょう。
身近な例で考えてみよう
- 懐中電灯は、電池・金属の接点・電球がつながり、スイッチを入れて回路が一周すると光ります。
- 電線の内側には電気を通す金属があり、外側は電気を通しにくいプラスチックなどでおおわれています。
- 乾電池と豆電球の回路のすき間へクリップ、アルミニウムはく、輪ゴムを順にはさむと、金属とゴムの結果を比べられます。
よくある間違いと覚え方
- 導線が豆電球にふれていればよいと思う間違い：電池の＋極から－極まで一周する道を指でたどり、両側がつながっているか確かめます。
- 光らない物はすべて電気を通さないとすぐ決める間違い：まず電池の向き、端子のゆるみ、豆電球が正しくつながっているかを確認します。
- 色が銀色ならすべて金属だと決める間違い：表面の色だけでは判断せず、安全な教材回路のすき間にはさんで同じ条件で調べます。
保護者の方へ
ご家庭で確かめる場合は、家庭用コンセントへ物を差し込む実験は絶対に行わず、学校教材用の乾電池・豆電球・導線など安全な低電圧器具を使って大人が見守ってください。「どこからどこへ一周している？」「変えたのはどの物だけ？」と声をかけると、回路の条件と比べ方を言葉で整理できます。
ミニ問題
問題1: 豆電球が光る回路はどんな形ですか？
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電池の＋極から豆電球を通り、－極へもどる切れ目のない一周の道です。
片方だけをつないだり途中にすき間があったりすると、電気が通る道が一周しないため光りません。＋極から順に指でたどると確かめやすくなります。
問題2: 銅の板と輪ゴムでは、どちらが電気を通しますか？
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銅の板です。
銅は金属で電気を通します。輪ゴムは電気を通しにくいので、同じ回路のすき間へ順番にはさむと豆電球の違いとして比べられます。
問題3: 調べたい物を入れて光らなかったとき、最初に何を確かめますか？
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調べたい物以外の電池、豆電球、導線が正しくつながっているかを確かめます。
ほかの場所にすき間があると、素材が原因かどうか分かりません。条件をそろえ、一か所だけを入れ替えて比べることが大切です。
ゲームで確かめてみよう
ここまでの内容を、実際に「つないで建てる回路塔」を操作しながら確かめてみましょう。