【オームの法則と自由研究】鉛筆に流れる電流を測ってみよう

最近テレビで自由研究特集などが組まれていてよく目にしています。T-KIDS柏の葉でも自由研究に役立つ科学教室をひらいてほしいという依頼を受けて、8月17日に実施することになりました。

自由研究でこんなに悩んでいる子供がいるとは思っていなかったので、そんなニーズがあること自体にビックリしたのですが、せっかくやるなら中学校や高校に役立って、独自の自由研究になるようなもの(数値が測定できるもの)を紹介しようと思い、一つ実験を開発してみました。

今日はそのレシピをご紹介しますので、自宅でもぜひ試してみてください(^^)

科学のレシピ

用意するもの:

はさみ、工作用方眼画用紙、鉛筆(10Bのものが望ましい)、机を汚さないために後ろに引く紙、テスター、ミノムシクリップ×2、電池パック(単32本用)、単三電池×2

方法:

① 20cm×2cmの画用紙を2枚用意します。そして20cm×1cmの幅を黒く10B鉛筆で塗り込みます。どちらの帯も同じような濃さになるように丁寧にぬりましょう。

② この帯の抵抗を測ります。ミノムシクリップはクリップの先が軽く帯にふれるようにつかみます。

拡大すると…

③ 抵抗値を読んで書き込みます。(MΩなのかkΩなのかも読みましょう)

記入する表の例)

④ はさみで帯を2cmずつ切って、帯の長さが20cmから4cmまでの抵抗をはかっていきます。

記入例)

⑤ グラフにまとめます。

⑥ 同様にもう一枚の鉛筆の帯をつかって流れる電流を測定していきます。電圧は3Vにしました。

⑦ グラフにまとめます。

⑧ ⑤と⑦で作ったグラフから、流れた電流と抵抗値との積(R×I)をとってグラフにします。

以上です。

⑤のグラフでは抵抗の長さと抵抗値の比例関係が、また⑦のグラフでは電流と抵抗の長さの反比例の関係が、そして⑧では電流×抵抗値があまり変化していない様子が見て取れます(V=IR)。

オームの法則について感じ取れる実験で、抵抗の意味が体感できるのが良いところです。一つ一つ、その人の塗り方によっても値が異なるという点も、自分独自の実験になる要素です。鉛筆の帯を太くしてみたり、または細くしてみたり、といろいろな工夫ができると思います

今回のものをステップとして自分独自の実験を組み立てていってほしいなと思います。もしご興味があれば、一緒にその場で行いますのでご参加ください(^^)。その場で一つ自由研究が完成します。

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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。