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発光ダイオード・発電機・コンデンサー
第 ☆回 発光ダイオード・発電機・コンデンサー 1 発光ダイオード（ＬＥＤ） １ ▼１ 発光ダイオードを使った信号機 けい じ ばん 新しい信号機，駅の電光掲示板，ビルのかべにある大型テ レビなどをよく見ると，光っているのは小さな点のようなも のだと気づきます。この小さな点のようなものは，発光ダイ オード （ＬＥＤ）という部品です。発光ダイオードは，ＬＥＤ 電球にも使われています。 参 考 1993年に青色に光る発光ダイオード ⑴ 発光ダイオードのつくり ２，３ 発光ダイオードには，＋極と－極があります。発光ダイ オードが光るのは，＋極から電流が流れたときだけです。 が開発され， さまざまな色が表現できるように なった。 ▼２ 発光ダイオード （電気用図記号） 反対につなぐと光りません。＋極と－極は足の長さで区別 することができ，長い方が＋極，短い方が－極です。 ⑵ 豆電球とのちがい ＋極 −極 発光ダイオードも豆電球も電流が流れると光りますが， （＋極） （−極） 発光ダイオードには豆電球と比べて次のようなちがいがあ ➡足の長い方が＋極。 ります。 注 意 電気用図記号は，三角形がぬりつぶさ れているもの，矢印がないもの，矢印が左ななめ ① ＋極から電流が流れないと光らない。 ② 小さな電力で光る。電気を光に効率的に変える。 上を向いているものなどもある。 ▼３ 電流の向きと光り方 ③ こわれにくく，長く使うことができる。 参 考 発光ダイオードに加える電圧が小さいと，電流が流れず光らない。 2 電気をつくる，ためる，使う 電気をつくることを発電，発電するための機械を発電機と いいます。発電機によってつくられた電気は， 電気器具に よって光，運動，音などに変えることができます。また，電 ➡発光ダイオードの＋極から電流が流 れると光る。 気をためてから使うこともできます。 ▼４ 手回し発電機 ⑴ 手回し発電機 ① 手回し発電機のしくみと使い方 ４，５ 歯車 ＋極 −極 クリップ 手回し発電機にはモーターが入っています。ハンドル でん き し モーター でん じ しゃく （電磁石） が回り，この を回すとモーターのじくと電機子 ときに電気がつくられます。モーターに電流を流すと電 ハンドル 機子が回りますが，これとは反対のことが起こっている ▼５ 手回し発電機どうしをつなぐ わけです。手回し発電機のハンドルは，手回し発電機や つないだ電気器具がこわれないように，速く回しすぎな いようにします。また，発光ダイオードや電子オルゴー ルのように＋極と－極の区別がある電気器具とは，手回 し発電機と電気器具の＋極どうし，－極どうしをつなぐ ようにします。 ➡片方のハンドルを回すと，もう片方 のモーターに電流が流れ，ハンドル が回る。 2 小6理問第☆回_資料編.indd 2 2013/03/18 16:18:21 第☆回 発光ダイオード・発電機・コンデンサー ② ハンドルの回す速さ，向きを変える ６ 手回し発電機に豆電球，発光ダイオード，モーター，電子オルゴールを別々につなぎ，ハン ドルを回す速さと向きを変えて電気器具のようすを比べます。 ６の表のＡとＢより，ハンドルを速く回すと，電流が大きくなることがわかります。また， ＡとＣより，ハンドルを回す向きを反対にすると，電流の向きが反対になることがわかります。 ▼６ ハンドルの回し方と電気器具のようす ハンドルの回し方 豆電球 発光ダイオード モーター 電子オルゴール Ａ 右回りにゆっくり 光った 光った 回った 音が鳴った Ａより明るく光った Ａより明るく光った Ａより速く回った Ａより大きな音で鳴った 光らなかった Ａとは逆向きに回った 音が鳴らなかった Ｂ 右回りに速く Ｃ 左回りにゆっくり Ａと同じ明るさで光った ③ ハンドルの手ごたえを比べる 手回し発電機に豆電球と発光ダイオードを別々につなぎ，それぞれを光らせたときのハンド ルを回す手ごたえを比べます。すると，豆電球よりも発光ダイオードの方が，手ごたえが軽く なります。このようになるのは，豆電球よりも発光ダイオードの方が，光っているときに流れ る電流が小さいからです。ハンドルを回す手ごたえは，電流が大きいほど強くなります。 ⑵ コンデンサー ▼７ コンデンサーに電気をためる ① コンデンサーに電気をためる ７ ＋端子 コンデンサーは，電気をためることができる部品です。 コンデンサー ＋極 たん し コンデンサーには＋端子と－端子があり，電気をためる かん ときは，コンデンサーの＋端子と発電機や乾電池の＋極 −端子 −極 を，コンデンサーの－端子と発電機や乾電池の－極をつ なぐようにします。 ② コンデンサーにためた電気を使う ８，９ 手回し発電機にコンデンサーをつなぎ，一定の速さで 決められた回数ハンドルを回してコンデンサーに電気を ➡コンデンサーの＋端子に発電機の＋ 極をつなぐ。電気がたまるにつれて， ハンドルは軽くなる。 ▼８ ためた電気を使う ためます。その後，すばやくコンデンサーをはずしてか ら豆電球や発光ダイオードにつなぎ，豆電球や発光ダイ オードが光った時間を比べます。 注 意 光った時間を測ったあとは，コンデンサーの＋端子と－端子をショート させ，コンデンサーにためた電気をなくしておく。 ９の表のように，ハンドルを回す回数が多いほど，豆 電球の光った時間が長くなっています。このことから， ハンドルを回す回数が多いほど，コンデンサーにたまる 電気の量が多くなることがわかります。また，ハンドル を回す回数が同じとき，豆電球よりも発光ダイオードの 方が長く光っています。このことから，豆電球よりも発 光ダイオードの方が，光っているときに使う電気の量が 少ないことがわかります。 ➡コンデンサーの＋端子から電流が流 れるので，＋端子と発光ダイオード の＋極をつなぐ。 ▼９ 電気器具が光った時間の例 回す回数 豆電球 発光ダイオード 10 回 ９秒 １分 30 秒 20 回 30 回 14 秒 16 秒 ２分 20 秒 ３分以上 発光ダイオード（ＬＥＤ） 発電機 コンデンサー 3 小6理問第☆回_資料編.indd 3 2013/03/18 16:18:21 1 右の図は，新型の信号機などに使われている，電流が 1 流れると光る部品を表しています。これについて，次の ⑴ 問いに答えなさい。● 1 ⑴ 図の部品を何といいますか。 ⑵ 図の部品をアルファベット３文字で何といいます か。 ⑵ ⑶ ⑷① ⑶ 図の部品には＋極と－極があります。＋極は足の長い方ですか， 短い方ですか。 ⑷ 次の文は，図の部品を光らせる方法について述べたものです。 ② ③ にあてはまることばを＋極，－極からそれぞれ選びなさい。 図の部品が光るのは， 電流が ① から流れたときである。 よって，乾電池を使って図の部品を光らせるためには，図の部品 の＋極と乾電池の ② を，図の部品の－極と乾電池の ③ を つなぐようにする。 2 電気をつくったりためたりすることについて，次の問いに答えな さい。● 2 ⑴ 電気をつくることを何といいますか。 ⑵ 次の文は，手回し発電機で電気をつくるしくみについて述べた ものです。 にあてはまることばを答えなさい。 手回し発電機の中には が入っている。ハンドルを回すと のじくが回り，このときに電気がつくられる。 ⑶ 手回し発電機のハンドルを回す速さを速くすると，電流の大き さはどうなりますか。 ⑷ 手回し発電機のハンドルを回す向きを反対にすると，電流の向 きはどうなりますか。 ⑸ 手回し発電機に豆電球と発光ダイオードを別々につないで光ら 2 ⑴ ⑵ ⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ せたとき，ハンドルを回す手ごたえが強かったのは豆電球と発光 ダイオードのどちらですか。 ⑹ 右の図は，電気をためることができる部品です。図 の部品を何といいますか。 ⑺ 図の部品に電気をためるとき，乾電池や手回し発電 機の＋極とつなぐのは，＋端子，－端子のどちらです か。 ⑻ 同じ量の電気をためた図の部品と発光ダイオード， 豆電球を 別々につないで光らせたとき，長い時間光ったのは豆電球と発光 ダイオードのどちらですか。 4 小6理問第☆回_資料編.indd 4 2013/03/18 16:18:22 第☆回 発光ダイオード・発電機・コンデンサー 基 本 問 題 発光ダイオードについて，次の問いに答えなさい。 １ １ ⑴ 発光ダイオードは，アルファベット３文字で何とよばれますか。 ⑵ 次の図のように発光ダイオードと乾電池を接続したところ， 光った発光ダイオードが２つありました。それはどれとどれです ⑴ ⑵ か。図中のＡ～Ｄから２つ選び，記号で答えなさい。 C A B D ２ 右の図のような手回し発電機をいくつ ２ かの器具とそれぞれつなぎ，つくった電 気を利用しました。これについて，次の ⑴ 問いに答えなさい。 ⑴ 手回し発電機とプロペラつきモー ハンドル ターをつないでからハンドルを右に回すと，プロペラが回りまし た。 ⑵ ① ② ① ② ① ハンドルを回す速さを速くすると，プロペラの回る速さはど うなりますか。 ② プロペラを逆に回すためには，ハンドルをどのように回せば よいですか。 ⑵ 手回し発電機と豆電球，発光ダイオードを別々につないでから ハンドルを回すと，どちらも光りました。 ① 豆電球と発光ダイオードは，電気を何に変えるための器具で すか。次のア～エから１つ選び，記号で答えなさい。 ア 熱 イ 光 ウ 運動 エ 音 ② ハンドルを回すときの手ごたえは，発光ダイオードを光らせ たときの方が軽くなりました。このようになるのは，発光ダイ とくちょう オードにどのような特徴があるからですか。次のア～エから１ つ選び，記号で答えなさい。 ア 光っているときに流れる電流が豆電球より小さいから。 イ 光っているときに流れる電流が豆電球より大きいから。 ウ ＋極から電流が流れないと光らないから。 エ －極から電流が流れないと光らないから。 5 小6理問第☆回_資料編.indd 5 2013/03/18 16:18:22 ３ 右の図のように手回し発電機どうし ３ をつなぎ，右の発電機のハンドルを回 ⑴ すと，左の発電機のハンドルが回り始 めました。これについて，次の問いに ⑵ 答えなさい。 ⑴ 左の発電機のハンドルが回ったのは，右の発電機でつくった電 ⑶ 気が左の発電機の何に流れたからですか。 ⑵ 右の発電機のハンドルを逆向きに回すと，左の発電機のハンド ルの回り方はどうなりますか。 ⑶ 右の発電機のハンドルから手をはなし，今度は左の発電機のハ ンドルを回しました。右の発電機のハンドルはどうなりますか。 〔図１〕のように手回し発電機と部品Ａをつなぎ，ハンドルを 20 回 ４ 回して部品Ａに電気をためたあと， 〔図２〕のように部品Ａを豆電球 につなぎかえ，豆電球が光った時間を調べました。さらに同じ実験 を，豆電球のかわりに発光ダイオードを用いて行いました。これに ４ ⑴ ⑵ ついて，あとの問いに答えなさい。 〔図１〕 部品A 〔図２〕 電気をためた 部品A ⑶ ① ② ⑷ 手回し発電機 豆電球 ⑴ 電気をためることができる部品Ａを何といいますか。 ⑵ 〔図１〕のように部品Ａに電気をためるとき，手回し発電機のハ ンドルはどのような速さで回せばよいですか。次のア～エから１ つ選び，記号で答えなさい。 ア だんだん速くする。 イ だんだんおそくする。 ウ 一定の速さにする。 エ どのような速さでもよい。 ⑶ 電気をためた部品Ａと発光ダイオードをつなぐとき，どのよう にすればよいですか。次の文の（ ） からあてはまることばをそ れぞれ選びなさい。 部品Ａの①（＋端子，－端子） と発光ダイオードの＋極をつなぎ， 部品Ａの②（＋端子，－端子）と発光ダイオードの－極をつなぐ。 ⑷ 実験の結果，豆電球と発光ダイオードの光った時間はどうなり ましたか。次のア～ウから１つ選び，記号で答えなさい。 ア 豆電球の方が発光ダイオードよりも長く光った。 イ 発光ダイオードの方が豆電球よりも長く光った。 ウ 光った時間は豆電球も発光ダイオードも同じくらいだった。 6 小6理問第☆回_資料編.indd 6 2013/03/18 16:18:23 第☆回 発光ダイオード・発電機・コンデンサー 第☆回 発光ダイオード・発電機・コンデンサー 基本問題 (P.5，P.6) 解答 トレーニング (P.4) ⑴ LED ⑵ Ｂ，Ｄ １ 解答 ⑴ 発光ダイオード ⑵ LED 1 ⑴ ① 速くなる。 ② 左に回す。 ２ ⑵ ① イ ② ア ⑶ 長い方 ⑴ モーター ３ ⑷ ① ＋極 ② ＋極 ③ －極 ⑵ 逆向きに回る。 ⑶ 回る。 ⑴ 発電 ⑵ モーター 2 ⑴ コンデンサー ⑵ ウ ４ ⑶ 大きくなる。 ⑷ 反対になる。 ⑶ ① ＋端子 ② －端子 ⑸ 豆電球 ⑹ コンデンサー ⑷ イ ⑺ ＋端子 ⑻ 発光ダイオード 解説 解説 ⑵ LED 電球には，その名前のとおり，発光ダ 1 イオードが使われています。 ⑶ 発光ダイオードの＋極と－極は，足の長さ で見分けることができます。 ⑷ 発光ダイオードが光るのは，＋極から電流 が流れるように乾電池や発電機とつないだ場 合だけです。 ⑴ 発電をするための機械は，発電機といいま 2 す。 ⑵ モーターに電流が流れると，中にある電機 ⑵ 発光ダイオードの足は， 長い方が＋極で １ す。発光ダイオードの＋極から電流が流れる ようになっているものを選びます。 ⑴ モーターに流れる電流が大きいほど，モー ２ ターは速く回ります。また，モーターに流れ る電流の向きが反対になると，モーターの回 る向きは反対になります。 ⑵ 豆電球も発光ダイオードも電気を光に変え るものですが，発光ダイオードの方が小さな 電流で光らせることができるため，電気を効 率よく利用しているといえます。 子が回ります。これとは反対に，電機子を回 ⑴ 右の発電機でつくった電気によって左の発 ３ すと，電流が流れます。これと同じようなし 電機のモーターが回るため，左の発電機のハ くみは，火力発電，水力発電，風力発電など ンドルが回ります。この実験では，同時に両 でも用いられています。 方の発電機のハンドルを持たないように注意 ⑶⑷ ハンドルを回す速さは電流（電圧）の大き さに，ハンドルを回す向きは電流の向きに関 係しています。 します。 ⑵ ハンドルを逆向きに回すと，電流の向きが 逆になります。 ⑸ ハンドルを回す手ごたえが強いのは，電流 ⑶ 左の発電機のハンドルを回したときも，右 が大きいときです。発光ダイオードよりも豆 の発電機のハンドルを回したときと同じよう 電球の方が光っているときに流れる電流が大 になります。 きいため，手ごたえが強くなります。なお， ⑵ コンデンサーに電気をためるときは，手回 ４ 手回し発電機に何もつながないときは，電流 し発電機の＋極とコンデンサーの＋端子をつ が流れないため，ハンドルを回す手ごたえは なぐようにすることにも注意します。 とても軽くなります。 ⑺ ＋端子と－端子をまちがってつなぐと，コ ンデンサーがこわれることがあります。 ⑻ 発光ダイオードは，豆電球よりも光るとき に使う電気の量が少ないため，長い時間光り ⑶ 電気をためたコンデンサーからは，＋端子 から電流が流れます。発光ダイオードは＋極 から電流が流れないと光らないため，コンデ ンサーの＋端子と発光ダイオードの＋極をつ なぐようにします。 ます。このように光る時間を比べるときは， ⑷ コンデンサーにためた電気の量は同じなの コンデンサーにためる電気の量が同じになる で，発光ダイオードの方が長く光ったことか ようにします。 ら，発光ダイオードは豆電球よりも光るとき に使う電気の量が少ないといえます。 7 小6理問第☆回_資料編.indd 7 2013/03/18 16:18:23