理科ラボ

実験道具 / 中学2年 物理

電気回路を組み立てよう

部品を並べて回路をつくり、電流計・電圧計で測ってみよう。直列と並列で、電流・電圧・抵抗のふるまいがどう変わるかが見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 部品を置く下に並んだ部品を、回路の点線の「空き」までドラッグします。空きのままの所は、回路が切れています。
  2. 部品を調べる・変える置いた部品をクリックすると、操作パネルの「選択中の部品」で抵抗の大きさを変えられます。スイッチはクリックでON/OFF。回路の外へドラッグすると外せます。
  3. 測る電流計は回路の中に入れます。電圧計は部品の上に落とすと、その部品に並列につながります。値は回路図の下の表にも出ます。

全7ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

電気回路シミュレーター

モード

回路

電源電圧

6.0 V

選択中の部品

表示

回路全体

回路図(電気用図記号)

Ωの法則モード

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、途中まで組んだ回路が出ます。残りは自分で組み立てよう。

ミッション 1

明かりをつけよう

豆電球1つだけの回路を完成させる。

  1. 豆電球だけが置かれています。残りの3か所の「空き」に、下から導線やスイッチをドラッグして置こう。
  2. 明かりがついたら、スイッチをクリックしてON/OFFを切り替えてみよう。
  3. 導線を1本、回路の外へドラッグして外すとどうなる?

見るところ空きが1つでも残っているとき・スイッチがOFFのときの電流と、明かり。

やってみたら開こう:わかること

電流は、電源の+極から出て-極にもどる1つながりの道(回路)ができたときだけ流れる。どこか1か所でも切れていると、電流は0になる。

ミッション 2

直列回路の電流を測ろう

2つの抵抗を直列につなぎ、2か所の電流計の値をくらべる。

  1. 10Ωと20Ωの抵抗が置かれています。2か所の「空き」に、電流計を1つずつ置こう。
  2. 2つの電流計の値をくらべよう。
  3. 抵抗をクリックして、「選択中の部品」のつまみで大きさを変え、もう一度くらべよう。

見るところ抵抗の前と後で、電流の大きさは変わるか。

やってみたら開こう:わかること

直列回路では、電流の大きさはどこでも同じ。抵抗を通っても電流は減らない(使われて減るのはエネルギー)。

ミッション 3

直列回路の電圧を測ろう

2つの抵抗それぞれに電圧計をつなぎ、電源の電圧とくらべる。

  1. 10Ωと20Ωの抵抗が直列につながっています。電圧計を、それぞれの抵抗の上にドラッグして落とそう(その抵抗に並列につながります)。
  2. 2つの電圧計の値を足して、電源の電圧とくらべよう。
  3. 電源の電圧や抵抗の大きさを変えても、同じ関係になるか確かめよう。
  4. ためしに、導線を外してその「空き」に電圧計を置く(直列に入れる)とどうなる?

見るところ各部品の電圧の和と、電源の電圧。大きい抵抗にかかる電圧。

やってみたら開こう:わかること

直列回路では、各部品にかかる電圧の和が電源の電圧に等しい。抵抗が大きい部品ほど、大きな電圧がかかる。電圧計は部品に並列につなぐ(直列に入れると電流がほとんど流れない)。

ミッション 4

並列回路の電流と電圧

枝分かれした回路で、枝ごとの電流と全体の電流をくらべる。

  1. 10Ωと20Ωが並列につながる回路です。それぞれの枝の下の「空き」に電流計を置こう。
  2. 2つの枝の電流を足して、全体の電流(左上の電流計)とくらべよう。
  3. 電圧計を20Ωの抵抗の上に落として、電源の電圧とくらべよう。

見るところ枝の電流の和と全体の電流。枝にかかる電圧と電源の電圧。

やってみたら開こう:わかること

並列回路では、枝に分かれる前の電流は、各枝の電流の和に等しい。各枝にかかる電圧は、どれも電源の電圧と同じ。抵抗が小さい枝ほど、大きな電流が流れる。

ミッション 5

電圧と電流の関係(オームの法則)

1つの抵抗にかける電圧を変えて、流れる電流を記録する。

  1. 10Ωの抵抗が置かれています。「空き」に電流計を置き、抵抗の上に電圧計を落とそう。
  2. 操作パネルの「電源電圧」を 2V → 4V → 6V … と変えて、電流計の値をノートの表に書こう。
  3. 抵抗をクリックして 20Ω に変え、同じように調べよう。

見るところ電圧を2倍・3倍にしたときの電流。抵抗を大きくしたときの電流。

やってみたら開こう:わかること

抵抗に流れる電流は、かかる電圧に比例する(オームの法則:電圧 V = 抵抗 R × 電流 I)。同じ電圧なら、抵抗が大きいほど電流は小さい。

ミッション 6

豆電球の明るさと電力

同じ豆電球2つを、直列と並列でつないで明るさをくらべる。

  1. 同じ豆電球が2つ置かれています。「空き」に導線を置いて、2つを直列につなごう。明るさと、1つあたりの電力(W)を見よう。
  2. 「並列の回路にする」を押して、同じ豆電球2つを並列にしたときとくらべよう。
  3. 操作パネルの「電流を流す時間」を変えて、電力量(J)がどう変わるかも見よう。

見るところ豆電球1つあたりの電力(W)と明るさ。

やってみたら開こう:わかること

電力(W)=電圧(V)×電流(A)。電力が大きいほど豆電球は明るい。同じ豆電球2つなら、並列につないだほうが1つ1つにかかる電圧が大きく、明るくなる。電力量(J)=電力(W)×時間(s)。

ミッション 7

ショート回路に気をつけよう

抵抗のない導線だけで電源の+と-をつなぐと何が起こるかを見る。

  1. 導線とスイッチだけが置かれています。残りの「空き」に導線を置くと、どうなるかな?
  2. 表示されるメッセージと、電流の値を見よう。
  3. 導線を1本外して、そこに豆電球を置くとどうなる?

見るところ抵抗が0のときの電流。

やってみたら開こう:わかること

抵抗のほとんどない道で電源の+と-をつなぐこと(ショート、短絡)は、とても大きな電流が流れて危険。実際の実験では絶対にしない。

この道具でわかること

直列回路並列回路
電流どこでも同じ枝の電流の和=全体の電流
電圧各部品の電圧の和=電源の電圧どの枝も電源の電圧と同じ
全体の抵抗各抵抗の和(大きくなる)どの抵抗よりも小さくなる

オームの法則:電圧 V[V]= 抵抗 R[Ω]× 電流 I[A]/電力 P[W]= 電圧 V × 電流 I

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。