かん電池と豆電球をつないだのに、明かりがつかない。となりの班はついている。あせって、どう線をぬいてはさし直し、電池を入れかえ、豆電球を取りかえる。しばらくしてやっとついたけれど、どこが悪かったのかは分からないまま。3年の電気の勉強でいちばんもったいないのは、この時間です。つかない原いんは、多くて五つしかありません。順番に見ていけば、かならず見つかります。
まず、明かりがつく形を思い出します。かん電池には出っぱりのある方と、平らな方があります。出っぱりのある方がプラス極、平らな方がマイナス極です。
矢印をたどっていくと、出発した場所にもどってきます。このひとつながりの輪が、電気の通り道です。
ここで大事なのは、輪が一か所でも切れていたら、どこにも通らないということです。九か所つながっていて一か所だけ外れている、という場合でも明かりはつきません。「ほとんどつながっているから、少しは光る」ということは起きないのです。
ということは、つかないときにさがすものは決まっています。切れている、その一か所です。ぜんぶを同時にうたがう必要はありません。
手当たりしだいにさわると、うまくいったときに理由が分かりません。二か所を同時に直してしまえば、どちらがきいたのかも分からない。これは風とゴムの実験で「変えるのは一つだけ」と習ったことと、まったく同じ考え方です。
調べる場所には、多い順・見るだけで分かる順があります。この順で、上からたどっていきます。
| 順番 | 調べるところ | 見かた |
|---|---|---|
| 1 | どう線のはしが、金属でふれているか | ビニルの上をはさんでいないか |
| 2 | 豆電球が、しっかりねじこまれているか | もう半回転、回してみる |
| 3 | 電池の両はしに、ちゃんと当たっているか | ゆびで軽くおすとつくなら、これ |
| 4 | とちゅうに、通さないものが入っていないか | 紙・ビニル・とりょうの色 |
| 5 | 豆電球の中の細い線が切れていないか | すかして見る／別の豆電球ととりかえる |
この順番には理由があります。1と2はいちばん多い原いんで、しかも見るだけでたしかめられます。5の「豆電球が切れている」はいちばん少ないのに、とりかえに手間がかかります。少ない原いんから先に手を出すと、時間ばかりかかってしまうのです。
そして、直したら、そのつど明かりを見る。1を直して、つくかどうかを見る。つかなければ2へ進む。こうすれば、ついたしゅんかんに「原いんは今直したところだった」と分かります。直っただけでなく、理由が手もとに残ることが大事です。
いちばん多いのが、表の1番です。どう線のはしは、ビニルをむいて金属が出ています。ところが、そのビニルの部分をはさんでしまうことがある。見た目はきちんとつながっているので、まさか通っていないとは思いません。
同じことは、ゼムクリップやかんでも起きます。クリップは金属ですが、色のついたクリップは表面にとりょうがぬってあります。とりょうは電気を通しません。空きかんも、外がわはぬってあって、切り口や内がわだけが金属です。
電気が通るのはふれている面です。中身が金属かどうかではなく、ふれているところが金属かどうかで決まる。これが分かると、うまくいかない実験の半分は自分で直せるようになります。
ここまでは「切れていると困る」という話でした。ところが、切れることを役に立てている道具もあります。スイッチです。
スイッチは、電気の通り道を自分の手で切ったりつないだりできる場所を、わざと作ったものです。つまみを動かすと金属どうしがはなれ、輪が切れて明かりが消える。もどすと金属どうしがくっつき、輪がつながって明かりがつく。
教室の電気も、かい中電灯も、しくみは同じです。「消えている」というのは電気がなくなったのではなく、どこか一か所を、わざと切ってあるという状態です。
かん電池のプラス極とマイナス極を、どう線だけで直接つなぐことはしてはいけません。豆電球やモーターを通さないつなぎ方のことです。
このとき、どう線とかん電池はとても熱くなります。やけどをすることがあり、かん電池もすぐに使えなくなってしまいます。実験でどう線があまったときは、電池につないだままにせず、はしをはなしておきます。
豆電球やモーターには、電気の流れをちょうどよい強さにおさえる役目もあります。だから、電池のプラスとマイナスを、道具ぬきで直接つながない。これは3年のうちに覚えておく約束です。
電池を入れかえながら、豆電球も回してしめる。それでついたとき、原いんは電池だったのか豆電球だったのか、もう分かりません。直すのは一か所、そのたびに明かりを見る。急がば回れで、こちらのほうが結局は早く終わります。
電気を通すのは金属だ、という言い方は正しいのですが、テストで出されるのは金属に見えて、表面が金属ではないものです。色つきクリップ、ぬってあるかん、紙をはったアルミはく。「これは、さわっている面が金属か」と言いかえて考えます。
豆電球だけをつなぐ場合、かん電池の向きを反対にしても明かりはつきます。明るさも変わりません。向きが問題になるのはモーターや発光ダイオードで、これは4年で習います。3年のうちは、豆電球なら向きは関係ないと覚えておけば十分です。
Q1 電気の通り道が一か所だけ切れているとき、豆電球はどうなりますか。
A まったくつきません。輪がひとつながりでないと電気は通らないからです。少しだけ光る、ということはありません。
Q2 つかないとき、いちばん先に見るところはどこですか。
A どう線のはしが、金属の部分でふれているかです。いちばん多い原いんで、しかも見るだけでたしかめられるからです。
Q3 色のついたゼムクリップをつないだのに、明かりがつきませんでした。なぜですか。
A 表面のとりょうが電気を通さないからです。中は金属でも、ふれている面が金属でなければ通りません。
Q4 スイッチを切ると明かりが消えるのは、どういうことが起きているからですか。
A 電気の通り道が、そこで切れるからです。スイッチは、わざと切ったりつないだりできる場所を作った道具です。
Q5 かん電池のプラス極とマイナス極を、どう線だけでつないではいけないのはなぜですか。
A どう線と電池が熱くなって、やけどのおそれがあるからです。電池もすぐ使えなくなります。かならず豆電球などを通してつなぎます。
この記事は電気の知識そのものより、うまくいかないときの調べ方を扱っています。「原いんは一つ」「調べる順番を決める」「一つ直すごとに結果を見る」という進め方は、4年の直列・並列、5年の電磁石、6年の電気の利用まで、そのまま使い続けられる考え方です。理科の実験でつまずいているお子さんの多くは、知識ではなく、この手順を持っていないだけということがあります。
ご家庭で見ていただくときは、答えを教えるより「今、どこをうたがっているの?」と聞いてみてください。場所を一つ言えれば、その子は順番に調べる進め方ができています。「ぜんぶかな」と答えるようなら、上の表を一緒に見ながら、1番から順に指でたどってみてください。
器具がなくても練習はできます。かい中電灯の明かりがつかないとき、電池・向き・電球・ふたのしまりぐあいを、順番に一つずつ確かめさせてみる。それだけでも同じ力がつきます。
なお、かん電池のプラス極とマイナス極を直接つなぐのは危険です。この一点だけは、ご家庭でも約束として確認しておいていただけると安心です。