お弁当箱の中に乾電池!ワクワク電気回路実験

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。 

お弁当型ブラックボックス

学校でも様々な理科実験イベントが行われています。ぼくも毎年行っていたのですが、広報部となりそれらのイベントを裏側で支える仕事になってしまいました。そのため理科の授業をしたい!という気持ちは強いのですが、実際には行うことができず、同僚のI先生に変わってもらい、打ち合わせをしながら実験をすすめています。

I先生からいろいろなアイデアを出してもらったのですが、その中でとくに面白いものをI先生が開発してくれました。それがこちらのお弁当ボックス型の「ブラックボックス」です。

ブラックボックス?

と思うかもしれませんが、このような感じで黒くはありません。見た目がなんともかわいいですね。

中にはA〜Eとふられていますが、端子がそこから伸びています。お弁当箱の中には電池、豆電球、導線が配線されています。これらはそれぞれお弁当箱の周りにつけられた、6つの端子につながっています。

中にはこのようなものが配線されています。

例えばこのように配線されています。一例です。

そしてこの箱の外側にあるA〜Eの端子に、次の装置をわたします。

この装置をいろいろつけてみると、豆電球が光ったり、光らなかったり、いろいろな変化を見せます。例えばFとBにつけて普通に光った場合は、そこは導線で配線されていたと考えることができます。また光らなかった場合は、つながっていないか、または中に電池があり、その電池の電圧とぶつかっていた(+極と+極になっていた)と考えられます。

いろいろなパターンがありえます。

様々な選択肢があるなかで、このように表をまとめていくと、中の様子を想像することができます。

今回つくったブラックボックスの面白いところは、条件を満たすように回路図を書いても、実際に開けてみると少し異なった答えになっていることがよくあるということです。これはたまたま作ったらそうなっていました。例えば上の表のようになる回路は、次の3つのどれも正解です。

実際にあけてみると、

このようになっています。ただあけてみるまでわかりませんので、今回の装置では3つまでに絞ることができればどの答えも正解です。

いま存在している理科の法則など様々な他者からの実験に耐え抜いてきた、非常に信頼度の高いものですが、反例がもし出れば新たな法則で上書きをされていきます。そのようなことを考えると、お弁当箱の蓋をあけることは実際はできず、今ある観測機器をつかって仮設をたてていったというのが科学の発展になっています。

答えが一つではないものに挑戦する機会を実験の中で与えていくことは、今後の理科教育にとっても良いのではないかと思いました。実際にやってみると、結果として違っていた回路を想像した児童が多くいましたが、とても楽しそうに体験をしていました。かんたんに作れるしバリエーションも自由なので、もしよかったら作ってみてください(^^)

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。