🤖 テクノロジー
LED を光らせる電子工作
LED、電池、抵抗を使い、電気が流れる回路のしくみを安全に調べる自由研究です。
LED は、家の照明、信号機、テレビ、スマートフォンなど、身近な機械にたくさん使われています。この研究では、LED を光らせるために必要な「回路(読み仮名: かいろ、電気が通る道)」を自分で作ります。電池の向き、LED の向き、抵抗(読み仮名: ていこう、電気の流れを弱める部品)の役割を調べることで、電子工作の基本を体験できます。安全な低い電圧で実験するため、小学生でも保護者と一緒に取り組みやすいテーマです。
必要なもの
| 材料 | 分量 | 代替案 |
|---|---|---|
| LED 5mmタイプ | 3個 | 色や向きを変えて光り方を調べる |
| 抵抗 330Ω | 3本 | LED に流れる電気を弱める |
| 単3電池 | 2本 | 電源として使う |
| 単3電池2本用電池ボックス | 1個 | 電池を安全につなぐ |
| ブレッドボード | 1個 | はんだを使わずに部品を差し込む |
| ジャンパーワイヤー | 10本 | 部品どうしをつなぐ |
| スイッチ部品 | 1個 | 電気のオン・オフを調べる |
| 方眼紙または記録用紙 | 3枚 | 回路図と結果を記録する |
| 筆記用具 | 1セット | 気づいたことを書く |
| スマートフォンまたはカメラ | 1台 | 完成した回路を写真で記録する |
手順
LED の足の長さを観察する
何をする：- 何をする: LED の2本の足の長さを見比べます。 - どうやる: 長い足と短い足を記録用紙に描き、長い足に「＋」、短い足に「−」と書きます。 - なぜ: LED には向きがあり、反対向きにつなぐと光らないことが多いからです。
どうやる：
なぜ：
電池ボックスの線を確認する
何をする：- 何をする: 電池ボックスの赤い線と黒い線を確認します。 - どうやる: 赤い線を「＋」、黒い線を「−」として記録用紙に書きます。 - なぜ: 電気は電池の＋側から回路を通って−側へ戻るため、線の役割を確認する必要があるからです。
どうやる：
なぜ：
ブレッドボードにLEDを差す
何をする：- 何をする: LED をブレッドボードに差し込みます。 - どうやる: LED の長い足と短い足が別々の列に入るように、ゆっくり差し込みます。 - なぜ: 同じ列に差すと電気の通り道が正しく作れず、LED が光らないことがあるからです。
どうやる：
なぜ：
抵抗をLEDとつなぐ
何をする：- 何をする: LED の長い足側に抵抗をつなぎます。 - どうやる: 抵抗の片方を LED の長い足と同じ列に差し、もう片方を別の列に差します。 - なぜ: 抵抗を入れることで LED に強すぎる電気が流れにくくなり、部品を守れるからです。
どうやる：
なぜ：
電池ボックスをつないで光らせる
何をする：- 何をする: 電池ボックスを回路につなぎ、LED が光るか確認します。 - どうやる: 赤い線を抵抗につながる列へ、黒い線を LED の短い足につながる列へ差します。 - なぜ: 電池、抵抗、LED が輪のようにつながると、電気が流れて LED が光るからです。
どうやる：
なぜ：
LED の向きを反対にして比べる
何をする：- 何をする: LED の向きを反対にしたときの変化を調べます。 - どうやる: いったん電池を外し、LED を反対向きに差してから、もう一度電池をつなぎます。 - なぜ: LED は決まった向きに電気が流れるときに光る部品なので、向きの大切さを確かめられるからです。
どうやる：
なぜ：
スイッチを入れてオン・オフを調べる
何をする：- 何をする: 回路にスイッチを入れて、LED をつけたり消したりします。 - どうやる: 電池の赤い線と抵抗の間にスイッチをつなぎ、スイッチの向きで光るか記録します。 - なぜ: スイッチは電気の通り道をつなげたり切ったりする部品だからです。
どうやる：
なぜ：
色の違うLEDで結果を比べる
何をする：- 何をする: 3個の LED を順番に使い、色による見え方の違いを調べます。 - どうやる: 1個ずつ同じ回路に差し替え、明るさや見えやすさを5段階で記録します。 - なぜ: LED の色によって、同じ電池でも見え方が変わることを比べられるからです。
どうやる：
なぜ：
回路図と写真をまとめる
何をする：- 何をする: 作った回路を図と写真で記録します。 - どうやる: 電池、抵抗、LED、スイッチの位置を方眼紙に描き、完成写真を1〜3枚撮ります。 - なぜ: 図と写真があると、他の人にも電気の通り道を説明しやすくなるからです。
どうやる：
なぜ：
観察ポイント・記録の取り方
- LED の長い足と短い足を入れ替えたとき、光るか光らないかを表にする。
- 抵抗を入れた回路と、抵抗の役割について分かったことを文章でまとめる。
- スイッチを入れたときと切ったときの変化を、写真と一緒に記録する。
- LED の色ごとに、明るさを1〜5点で比べる。
- 回路図(読み仮名: かいろず、電気の通り道を表した図)を描き、電気が通る順番を矢印で示す。
考察のポイント
発展アイデア
- LED を2個使い、直列回路(読み仮名: ちょくれつかいろ、部品を一本の道につなぐ回路)で光るか調べる。
- LED を2個使い、並列回路(読み仮名: へいれつかいろ、電気の道を分ける回路)で光り方を比べる。
- スイッチの代わりにアルミホイルを使い、手作りスイッチを作って動きを調べる。
安全上の注意
- 必ず単3電池2本など、家庭用の低い電圧だけで実験してください。
- 家のコンセント、USB充電器、モバイルバッテリーにはつながないでください。
- 電池の＋と−を直接つながないでください。電池や線が熱くなることがあります。
- LED を光らせるときは、必ず抵抗を使ってください。
- 線や部品が熱くなったら、すぐに電池を外して保護者に知らせてください。
- 小4〜6年生でも、電池や電子部品を扱うときは保護者の見守りのもとで行ってください。
- 小さな部品を口に入れないでください。小さいきょうだいがいる場合は、実験後に部品をすぐ片づけてください。
- はさみ、カッター、はんだごてはこの実験では使いません。使う場合は別の工作として、必ず大人が管理してください。
📺 参考動画
▶ 参考動画を検索CCN グループの教育・福祉サービス
自由研究の先へ — お子さまの今に合う場所を選んでください。
🏕️ CCN 寺子屋 — まもなくスタート
「自分のスキルや経験を、子どもたちの学びに活かしたい」
そんな先生になりたい大人を、CCN 寺子屋が支えます。
地域で教室を開く・得意を教える・自由研究を伴走する。
受け継いできたものを、次の世代へ。