久しぶりの電気ネタです。今回は思考力を高めるプチ実験の紹介です。
思考力を高める回路実験
①豆電球とプロペラ
導線、電池、豆電球、モーター、プロペラを用意します。
回路をつくると電流が流れ、豆電球が点灯し、プロペラが回ります。普通ですね。しかし、ここからプロペラを外すと・・・
えーッ！
豆電球が消えてしまいました。何故でしょう？ちなみにモーターは回り続けています。ということは電流は流れているんですね。電流が流れているのに豆電球が消える・・・思考力が試されます。
生徒に理由を考えさせます。論理的に筋道をたてて考えさせることで思考力を培うことができます。
１つの結論が導けたら次の実験に移ります。
②２つのプロペラ
豆電球をモーターに取り替えて、プロペラを取り付けます。回路には２つのモーターとプロペラがとりつけられています。電池をつけると２つのプロペラが回ります。ここから、片方のプロペラを止めるとなにが起こるでしょうか？
正解は
止めなかった方のモーターの回転速度が速くなる
です。
2つの実験のまとめ
モーターというのは、発電機でもあります。つまり、磁界の変化を電流に変えることができるのです。モーターにプロペラを取り付けるということは抵抗を増やすということです。直列回路で２つ抵抗がある時、回路全体の電圧が一定なら、一方の抵抗が増えると他方の電圧が小さくなります。逆に一方の抵抗が減ると他方の電圧が大きくなります。
図で解説
電圧が一定で一方の抵抗が小さくなると・・・
他方の電圧は大きくなる。
電圧が一定で一方の抵抗が大きくなると・・・
他方の電圧は小さくなる。
一見すると今回の実験と逆の結果になりそうですが、なぜこのようなことが起こるのでしょうか？ポイントとなるのはモーターによる「逆起電力」です。
モーターの回転が増えるほど、逆起電力が大きくなるので豆電球がついたり消えたりするのです。
簡単な実験装置でも思考力を高める問題が作れるということがわかりました。子どもには少し難易度が高いかもしれませんが、先生方向けの理科の研修にはオススメです。ぜひやってみてください。
※2018年5月4日追記
本ブログ記事の内容が間違っていました。tottoさんから正しい情報をいただき訂正させていただきました。tottoさん、ご指摘本当にありがとうございます。