【実践記録】　　電流のはたらき　電気器具の分解

庄子　裕

電気器具の解剖

　３学期卒業が近づき、電流のはたらきの学習をしました。
　子どもたちは、今回も学習にとても積極的でした。
　そこで、「小学校最後の解剖をします。」というと「ええ、今度は何！」と乗り気な子どもたち。
　「今度は、電気器具の解剖をするからね。」というと「そんなの分解していいの？テレビに危ないからあけてだめと書いてあるよ。」と言ってきました。
　「大丈夫。先生プロだから。」と話し、家でいらなくなったＣＤやビデオを持ってくるよう話しました。

　リサイクル法が施行される間際でしたので、分解するものはたくさん集まりました。
　これからは、分解するものを大量に集めるのも難しくなります。
　もう粗大ゴミから拾えなくなるから、分解も難しくなりますね。

　電気の学習は、たいてい男の子が得意げに取り組みます。
　でも、サンマの解剖でもそうであったように、このクラスの女の子はちょっと違います。
　サンマの解剖を思わせるような積極的な取り組みが見られました。

分解そして製作　ダイナミックな電磁石の実験を

　コンピュータによるIT革命が世間を騒がしています。
　子供もコンピュータというと、喜んで触れたがります。
　ですが、そのコンピュータの中がどうなっているかということに興味を示す子供がどのくらいいるでしょうか。
　コンピュータを自由に使える中学生ですら、ラジカセやテレビと同じ部品を使って作られていると言うことに気づく子供は多くは無いはずです。
　中学の技術の授業で、パソコン操作に時間をさばき、電子部品を使ったもの作りをしない学校が増えているとか。
　パソコンを操作も大事ですが、もっと電気のことをいろんな電子部品で実験し、電気のはたらきを学習すべきなのではと思う。
　６年「電流のはたらき」の学習は、子供たちにとって、目に見えない電気が身の回りの電気器具にどのように利用されているかを学ぶ重要な学習である。
　電気器具を分解したり、分解したものを使って実験したり、電磁石を作ったりして、もの作りの楽しさを味わわせながら、電流のはたらきについて理解させていきたい。

　物理実験は大きく！ダイナミックな電磁石を作ろう

　子供たちに理科室にある電磁石（Ａ，Ｂ）などを使って遊ばせたら、ダイナミックな電磁石を作りましょう。
　小さな電磁石で釘を１０本ぐらいつけるより、１．５V電池１本で何百本もの釘がつく電磁石の方が、コイルに電流を流すと、コイルに磁力が生ずるのがよくわかります。　　

　紹介するのは、ツバ管を使った電磁石作りです。
　ツバ管は電話線を壁の通すときに使う管で、それをホームセンターから買ってきて、２個１組で１つの電磁石ができあがります。
　電磁石の写真コイルは、０．６�o程度のホルマル線（エナメル線）。
　十メートルで２００回は巻けます。
　巻く方向を同じにするのと、巻いた回数はきちんと数えておくように子供達に指示して作業させましょう。
　実験は、初めは芯を入れないで、そして芯を入れてと進めていきます。
　巻き数も初めは１００回程度巻いたものを教師が作って実験してみせます。
　「それより強力な磁石にするにはどうすればよいでしょうか。」などと質問し考えさせてから、電圧を上げる学習をし、その後、巻き数を増やしたものを子供たち全員に作らせるとよいでしょう。
　２００回巻き１.５Vの電圧で、かなりの量の釘がつくので、子供達は大喜びです。
　方位磁針をおいて、電池の極を替えてやると、電磁石も永久磁石のようにN,S極があるのもわかります。

　電気器具を分解しよう

　子供達に声をかけるといろんな壊れた電気製品は集まります。
　身の回りの電気器具には、子供達の興味をひくおもしろい部品がたくさん使われています。　

　道具は、長めの＋−ドライバーとラジオペンチ、ニッパーなどの工具を用意します。 　フロンガスがでてくる冷蔵庫などはだめですが、基本的にはどの電気器具もおもしろさがある。
　今回使った電化製品は、CDラジカセ１０台、ステレオのカセット部分とアンプ、ファックス、ビデオなどです。
　感電防止のため、コンデンサーの図を書いて、「これがでてきたら先生を呼ぶように」と話して始めました。

　子供たちが気に入ったものは、スピーカー、モーター、コイル、CDのレーザー装置、コンデンサー、発光ダイオード、LSIなどです。
　トランスもでてきたのが、これは分解が難しいので、預かりということで集めました。
　トランスは立派な電磁石で、鉄心が入っていて重く、興味を持ったようでした。
　モーターは、実際に回して見せたら大喜び。
　３Ｖぐらいでほとんどのモーターが回りました。
　発光ダイオードも、つけてみせたら大喜び、スピーカーの磁石（アルニコ磁石）もみんな持ち帰りました。 　基盤をみて「これは何だろう」と興味を持ってみている子には、「これは抵抗器、これはダイオード、これはトランジスタ。　そしてこれらの基盤がこんな小さなLSIに入っているんだよ。
　だから携帯も小さくなったんだ。」と説明してやった。

　分解した細かいパーツは、班ごとに箱に入れさせておきましたの、そのまま集めました。
　プラスチックパーツ、アルミ、鉄などの金属、基盤にわけてゴミに出しました。
　リサイクルできるかどうかまでわかりませんが、種類ごとに分けることは大切でしょう。
　

電磁石のはたらきを利用して「スピーカー作り」

　スピーカーやマイクを分解したことがあるでしょうか。
　スピーカーは永久磁石とコイルと振動板からできています。
　スピーカーに乾電池で電気を流すと、「バリ、バリ」と音がしますが、スピーカーは、コイルに音声電流が流れて電磁石になり、永久磁石と反発するときにコーンが振動し、音が流れるのです。
　マイクも同じで、感度をよくしたものがマイクなのです。
　つまりマイクからも音がでます。

　その原理がわかると、スピーカーは実に簡単に作れます。
　初めにコイルを図のように巻きます。
　数回でもけっこううまくいく。
　次に振動板にコイルと磁石をつける。
　振動板は、プリンカップや下敷きや黒板など、とにかく何でもよい。
　いろなもので試すとおもしろい。最後にコイルに音声電流を流す。
　すると、音楽がしっかり聞こえるスピーカーのできあがりです。
　スピーカーコードや外部スピーカー出力端子からの音声電流でないとうまくいかない。
　ヘッドホン・イヤホン端子は、出力が弱いのでだめ。
　最近のラジカセは外部スピーカー出力端子はついていないので、ステレオや古いラジカセを使うとよい。
　分解してもいいものならば、ヘッドホン端子の抵抗をはずすか、スピーカーコードを取り出して使う。
　前の時間に分解したモーターに音声電流を流すと、音楽が聞こえてくるのでこれもやってみるし、音声電流を豆電球に流すとついたり消えたりしておもしろいのでやってみよう。

　ゼネコン（手回し発電器）を使って

　手回し発電器なるものが売っている。これは、モーターにギアとハンドルをつけた優れものの簡易発電器である。
　この発電機の先に、分解した部品をつけたり、ラジカセでテープをならしたりする実験をする。何もつけなかったり、ショートさせたりするとハンドルが軽くなったり重くなったりするので発電の様子が分かる。
　またお互いに２個つなげると、片方で発電し、もう片方がモーターになるのがおもしろいのでやってみるとよい。

　スライダックを使って

　最後に、コイルに電流を流すと発熱させるはたらきがあることを学習する。
　子供達は自分たちが作った電磁石で実験をしていくうちに、電磁石があつくなっていることに気づいている。
　初めに、棒温度計に導線を螺旋状に巻き、電流を流し、１．５V、３０秒ほどで温度が２０℃も上がってくるので、発熱の様子がよくわかります。
　今度は、昔、学芸会でよく使ったスライダックを使って発熱実験をする。
　ニクロム線をつなぎ徐々に電圧を上げていきます。
　ニクロム線は、次第に赤くなりやがで焼き切れます。
　最後に、炭素棒も電流を流すと発熱する実験を行う。
　シャープペンの芯という身近な炭素棒を鰐口クリップで挟み、スライダックから電流を流す。芯は赤くなり次第に青白くなる。
　温度が上がると色が変わるのもわかる。どの実験もスライダックの電圧を徐々に上げていくのが原則です。
　一気にあげると芯が飛び散るので、慣れない方には、水槽などのガラスのカバーをかけることをお勧めします。

　参考文献

　総合的な学習の時間のための授業プラン集　３　極地方式研究会（民衆社）
　やさしくて本質的な理科実験１　２　３　４　東北科教協　ほか編（評論社）

★目次に戻る　◆トップＭＥＮＵへ