前回は「電気・電流・抵抗のわかりやすい考え方・イメージ 1〜回路の主役は電圧・オームの法則の式の意味・電流と抵抗と電圧の三つが登場する「難しい」電気〜」の話でした。
見えない電気と電流
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電流を「エイッと持ち上げる」役目をする電池。
この「エイッと持ち上げる」役目は、理科の現象の言葉で「回路に電圧をかける」となります。
・電流を「エイッと持ち上げる」=回路に電圧をかける
電流・電圧・抵抗の三つが登場して、オームの法則で考える電気。
「回路」という普段見慣れないモノが登場して、そこを「目に見えない」電流が流れます。
そして、「電圧」と「抵抗」が介在する中で、
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これらの回路の
電流を求めよ。
あるいは、
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回路の豆電球の
明るさが同じものを答えよ。
このような問題が、電気では多いです。
「見慣れない」モノ(回路)と「見えない」モノ(電流・電圧・抵抗)を前に、
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どう考えれば、
良いのだろう・・・
このように小学生が迷ってしまい、
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電流とか電圧とか、
難しい・・・
「難しい」と感じるのが、当然だと思います。
てこ・かっ車などの力も見えないですが、てこ・かっ車などはイメージしやすいです。
「回路」は理科の実験で経験あるかもしれませんが、少し縁遠い存在に感じてしまいます。
小学生・中学受験生にとって、大事なことは「テストができること」です。
こういうイメージを大事にする、好奇心が湧いて楽しくなって、テストも出来るようになります。
「よく分からない」ことを「よく分からない」ままに、パターンなどに当てはめると、
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これは、
あのパターンだから、これで解ける!
基本的な問題は解けるようになりますが、応用問題などになると、
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これは、パターンに
ないから、よく分からない・・・
「解けない」となってしまう可能性があります。
中学受験生で、特に難関校〜最難関校を目指す方は、しっかりしたイメージを理解しましょう。
すると、応用問題が出てきても、
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これは、
結局こういうことかな・・・
電気の問題が、「分かる」「出来る」ようになるでしょう。
とても身近な電気:見えないモノをイメージ
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とても身近で、必ず毎日接している電気。
かっ車・ばねは、「気づかずに接している」可能性があります。
新幹線などの電車・乗り物には、多数のバネが使われています。
猛烈なスピードで走る新幹線・特急などの電車の「大きな問題」の一つが、「激しい揺れ・振動」です。
それらの揺れ・振動を、車体の中のバネたちがしっかり「揺れを抑えてくれている」のです。
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バネが頑張ってくれているから、
新幹線の揺れが少ないんだね!
日常生活では、あまり気にしないバネですが、実は非常に多くのことに使われています。
それでは、電気はどうでしょうか。
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電車・新幹線も、
電気で動いているね!
電気自動車(EV)も急速に広まり、「乗り物と電気の関係」はさらに大事になってきています。
電車などの乗り物も「身近」ですが、皆さんの生活の中では「電気」を使うのは何がありますか。
電気を「気にして使う」ことはないでしょうが、「電気って何?」と言われれば、
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教室の照明は、
電気で付いているよね。
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お母さんが使っているパソコンは、
電気で動いている!
とても身近な存在の電気。
身の回りでは、電気・電流・電圧たちが頑張ってくれて、生活が成立しています。
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非常に身近な存在なのに、「電圧・電流・抵抗」の三つが出てきて、混乱します。
二つまでは理解しやすいのですが、三つ出てくると、多くの人が困ります。
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えっ、そうなの。
僕だけではないの?
かっ車の問題は、「力・おもり・長さ(移動距離)」の三つが出てきますが、「力とおもり」は似ています。
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・力が働く大きさ・向きを矢印で表現する
かっ車は、出てくるのが「力・長さ(移動距離)」と考えられるので、対象が二つです。
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なんとなく、
分かる!
てこでは、「力・おもり」と「長さ」が登場して、回転する力(モーメント)を考えます。
「力」と「回転する力(モーメント)」は、全く異なる性質で、両方とも見えません。
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「力」と「長さ」と「回転する力(モーメント)」が登場する「てこ」も電気と似ている面があります。
・電気:電圧=電流 x 抵抗
・てこ:回転する力(モーメント)=力 x 長さ
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確かに、電気と「てこ」って、
改めて考えると似ているかも・・・
上の二つの式では、「C=A x B」という式の上では似ている感じです。
現象としては異なりますが、法則は似ています。
「回転する力(モーメント)」は」「力と長さによって発生する」モノです。
対して、「電圧は、電流と抵抗によって発生する」 モノではない(小学校の理科)のです。
電気は「回路に電圧がかかって」電気が「エイッと持ち上げられて流れる」のです。
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うん。
なんか分かる気がするけど・・・
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ちょっと
難しいかも・・・
算数としては、式変形による「掛け算・割り算は同じ」です。
このように現象を考えると、理科はイメージが湧いて、出来るようになるでしょう。
あまり難しく考えず「ああ、そうなんだ」くらいで良いので、イメージを持ってみましょう。
オームの法則の意味
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もう一度、オームの法則を考えましょう。
算数としては、「二つの式は同一」ですが、意味を考えてみましょう。
式の左側に出てくるのが、「電流なのか電圧なのか」で式が変わります。
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電流は、電圧があって初めて出てくる(生じる)モノです。
電池(電圧)がなければ、始まらないのです。
電池が電圧をかけて、「エイッと持ち上げて」電流は流れるのです。
ですから、主役は「電圧=電池」と考えましょう。
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電気を考えたり、電気の問題を解くときは、「電圧は?」を考えるのが大事です。
電圧を押さえれば、電気の問題は全て解けるようになるでしょう。
求めるのが電流でしたら、電圧を考えた後に、求めましょう。
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「まずは電圧」という考え方を、しっかり身につけてください。
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なるほど・・・
なんか、オームの法則が分かった気がする。
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「電圧があって、電流」と考えれば
良さそうだね・・・
次回からは、具体的に基本的回路を考えてゆきます。
次回は下記リンクです。