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ヘイムズIVの使い方

科学に関するQ&A

エレクトロニクス

Q. 同じ電圧(電池1こ)で豆電球を1つ点灯するのと直列で2つ点灯するのでは、豆電球1個あたりの明るさはどちらが暗いですか?

A.  2つの豆電球ほうが、1つのときより暗い。
電流・電圧・抵抗の間には、電圧を高くすると電流が多くなり、抵抗が大きくなるほど電流が少なくなります(オームの法則)。この場合、豆電球が抵抗となり、2つの豆電球のほうが抵抗が大きくなって、1つのときより少ない電流が流れることになります。

Q. 冬などに服を脱ぐ時、パチパチと音がするのは、なぜですか。

A.  静電気ができるから。
電気の通りにくい物どうしを、こすり合わせると静電気ができ、帯電します。静電気の電流は少ないのですが、電気を流そうとする電圧が非常に高いので、電線がない所でも空中を飛んで電気が流れてしまうことがあります。空中を電気が流れることを、放電といいます。服を脱ぐ時に服と服がこすれ合って、ある所はプラスに帯電し、ある所はマイナスに帯電します。その間に放電が起きて、パチパチという音がするのです。

Q. ビルの中でラジオが聞こえにくかったり、テレビが見えにくかったりするのはなぜですか?

A.  ビルの鉄筋(金属)が電波を反射するため。
電波も、光のように反射や屈折をします。遠くはなれた海外の短波放送を、日本でも聞くことができます。ラジオ放送の電波(短波や中波)は、上空の電離層と地表の間で反射しながら私たちのところまでとんできます。鉄筋のビルの中ではラジオがよく聞こえないことや、ビルのかげではテレビ放送が受信できないのは、ビルの鉄筋(金属)が電波を反射するためです。金属などの電気を通すもの(導体)には、電波を反射するという性質があります。

Q. モーターはなんで動いているのですか?

A.  電磁石に流れる電流のむきを交互にかえることによって、モーターを動かします。
モーターの軸のまわりには銅線が巻かれたコイル、全体をおおうケースには永久磁石があります。コイルに電流が流れると電磁石になります。電磁石に流れる電流の向きをかえるとN極とS極が逆になり、永久磁石もN極に引かれた側がS極に引かれるようになるので、軸がまわります。この性質を利用して、電磁石に流れる電流のむきを交互にかえ、モーターを動かしています。

Q. 液晶テレビやプラズマテレビは、どうして薄いの?

A.  液晶やプラズマの性質を利用して画面を発光させることができるため、奥行きが必要なく薄くつくれる。
いままでのブラウン管テレビは、電子銃で裏側からブラウン管の前方へけいこう面に電子ビームを当てて画面を発光させているため、奥行きが必要でした。液晶テレビは、液晶の前にカラーフィルターをおき、光を通したときにその色が光ります。プラズマテレビは、電圧をかけて発生した紫外線をけい光体にあてて画像を写しだします。ですから、液晶もプラズマも薄くて、軽いテレビをつくることが可能になりました。

Q. 1個の電池で、3個の豆電球を直列につないだときと、並列につないだとき、電池が長持ちするのはどっち?

A.  豆電球を直列にならべたとき。
並列につながれた豆電球に流れる電流の強さは同じで、明るさも同じ。直列につながれた豆電球に流れる電流は、2個、3個...と増えていくと電流が1/2、1/3...と減っていくので、暗くなるが、その分電池は長持ちする。

Q. 20Ω、40Ω、60Ωの電熱線を並列につないだとき、60Ωの電熱線が生じる発熱量は20Ωの何倍?

A.  1/3倍。
電熱線を並列つなぎにすると、電圧が同じになり、熱量は電流の強さに比例する。電流の強さは、電圧が一定ならば抵抗に反比例するので、それぞれの発熱量は、
20Ω:40Ω:60Ω=1/20:1/40:1/60=6:3:2
となり、20Ωに流れる発熱量は60Ωの3倍だから、60Ωは20Ωの1/3倍になる。

Q. 回路を流れる電流の強さは、電圧に比例し、抵抗に反比例する。では、電流が一定のとき、電圧は抵抗に、比例する? 反比例する?

A.  比例する。
電流が一定のとき、電圧は抵抗に比例する。抵抗が一定のときは、電流は電圧に比例する。電圧が一定のときは、電流は抵抗に反比例する。

Q. 北極近くにあるのは、地球磁石のN極?S極?

A.  S極。
地球は大きな磁石。N極が北を向いているのは、北極付近に、地球磁石のS極があるためです。

Q. 静電気はなぜ起きるのですか?

A.  地球上の全ての物質が+と−の電荷を持っており、+−それぞれ同じ数を持つことで全体では電気的に中性となり、安定しています。ところが、こすったりして強い力を加えられると、−の電気がはぎ取られ、全体として+になります。この状態を”帯電状態”と言います。帯電状態のとき、電気の通りやすい金属などに触れると、電気的に中性になろうと、金属から帯電した物体へ−の電気が流れ込み静電気が発生します。

Q. 科学館内、エレクトロニクスのコーナーのΩ(オーム)の実験で計算をしてみたいので、電圧(V)、ランプ一個あたりの電流(A)について、細かい数字を教えてください!

A.  乾電池1.5(V)とランプ1個あたり、0.075(A)です!計算してみて下さい!!

Q. エレクトロニクスとはどんな意味がありますか?

A.  電子工学・電子を利用した技術や学問のことです。

Q. よく電気を通す物は何。また、何で電気を通すの。

A.  まず、電流がどの様にして流れるか御存知ですか?ものはそれぞれ”電子”という、電気を持った粒のようなものを持っています。その粒が一定方向に動くと、電流が流れるわけですが、物によって電子が自由に動けたり動きにくかったりします。電子が動きやすいものほど、電流を流しやすいというわけです。電流を流しやすいものとしては、銀・銅・金・鉄などの金属、流しにくいものは、木・ゴム・ガラス・塩化ビニルなどがあります。

Q. 電気はなぜ光るの?

A.  電球と蛍光灯、それぞれ仕組みが違うので、まずは電球のお話。
金属をすごく熱くすると、赤く光る事は知っていますか?それよりもさらに熱くすると、金属はもっと明るく、もっと白い光を出します。電球の中には、フィラメントというとても細い針金のような金属が入っていて、その金属に電流を流すと熱くなって光を出すのです。どれくらい熱いかというと…なんと、2000度を超えるほどなんだそうです!!
次に、蛍光灯のお話。
蛍光灯の両端にはそれぞれ金属がついていて(2つの金属はつながっていないけれど、)2つの金属の間に高い電圧をかけると、電子が飛び出して電流が流れます。この電子が、蛍光灯の中に入っているアルゴンというガスや水銀の蒸気にぶつかると、紫外線(しがいせん)という目に見えない光が出ます。この光は目では見えませんが、蛍光灯のガラスに塗ってある蛍光物質に当たると、皆さんがいつも見ている蛍光灯の光になるのです!!