LEDが光らない！ 失敗回路に隠された「電気の道」のナゾ【中学理科・電子工作入門】
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
「チカッ！」
小さな光の粒、LED。今や信号機からスマートフォンの画面、部屋の照明まで、私たちの生活はLEDなしでは成り立ちませんよね。この小さなLEDを、自分の手で、自由に光らせることができたら…？ まるで魔法使いになった気分です。
今日は、科学部の中学生たちと「ブレッドボード」という便利な道具を使って、電子工作の第一歩に挑戦したお話です。
ブレッドボードを使えば、はんだ付けなしで、部品をプスプス差し込むだけで簡単に回路が組めるはず…なのですが、毎年必ず「先生、光りません！」という生徒が出てきます。
実は、この「光らない」という失敗こそが、目に見えない電気の秘密を解き明かす最大のヒントなんです。今日は、そんな「よくある失敗例」とその理由（わけ）を、一緒に探っていきましょう！
まずは相棒を知ろう！「ブレッドボード」とは？
実験の前に、まず主役の「ブレッドボード」について少し。日本語に直訳すると「パンの板」ですが、もちろんパンではありません（笑）。昔の技術者が、パンを切るための板（Breadboard）に釘を打ち、そこに部品を固定して実験していた名残だそうですよ。
この板のすごいところは、「部品を差し込むだけで、目に見えない内部の配線が自動的につながる」ことです。
ただし、どう繋がっているかを知らないと、必ず落とし穴にはまります。ブレッドボードの内部には金属のクリップが隠されていて、だいたい以下のようになっています。
- 中央部分：タテ方向（5つの穴）がグループとして繋がっている。
- 両端のライン：ヨコ方向（長いライン）が「電源ライン」として繋がっている。
まずはこの「隠された道」を知ることが、成功への第一歩です。
科学のレシピ：LED点灯回路
【用意するもの】
- ブレッドボード
- ジャンパーコード（配線用の線）
- LED（発光ダイオード）
- 抵抗（今回は68Ω（オーム）を使いました）
- 電池（3ボルト）
- 電池パック
【作り方】
- ブレッドボードの「隠された道」が、本当に説明通りか、テスター（導通チェッカー）を使って調べる。
- ブレッドボードに、LEDと抵抗を「直列接続」（数珠つなぎ）にして、電流が流れる回路を組んでみる。
- 電池をつなぐ。…チカッ！光りましたか？
- 光った生徒は、光らない生徒のものを点検して、班全員のボードが光るように助け合いましょう。
なぜ光らない？ よくある失敗例クイズ
さて、ここからが本番です。下の回路を見てください。これは、生徒たちがやりがちな「光らない」回路の代表例です。
これではLEDは光りません。さて、どこが間違っているのでしょうか？
（条件：緑のコードは電池のプラス極に、黄色のコードは電池のマイナス極に接続されています。LEDの足の向き（プラス・マイナス）も、抵抗の値も間違っていません。）
…分かりましたか？
【答えと解説】
正解は、「LEDと抵抗が、ブレッドボードの同じタテの列に刺さっている」ことです。
先ほど説明したように、ブレッドボードの中央部分は「タテ5つの穴」が内部で繋がっています。この回路では、LEDの足と抵抗の足が「同じ道（タテの列）」に並んでしまっています。
これでは、電気がLEDを通って抵抗に流れる「直列」になっていません。電気が部品を飛び越えてしまっている（ショートしている）か、あるいは単に次の部品へ道が繋がっていない状態です。目に見えない「道」を意識しないと、こうして「繋いだつもり」になってしまうんですね。
あぶない！ 飛ばないでLED！
では、次の失敗例はどうでしょうか。簡単な回路なので、次の写真のように配置をしてしまう生徒も出てきます。
緑のコードは電池のプラス極に、黄色のコードはマイナス極につながっています。これは間違っているだけではなくて、実はちょっと危ない回路です。高校の授業で、電源装置（電圧を自由に変えられる機械）を使って実験をしていた時、電圧を高くした瞬間、同じような回路を組んだ班のLEDが…「パンッ！」と音を立てて弾け飛んだことがありました。冷や汗をかきました！
【なぜ危険だったのか？】
この回路、よく見ると電池（緑のコード）から出た電気が、「抵抗」を通らずに直接LEDに流れ、そのままマイナス極（黄色のコード）に戻っています。LEDは精密な電子部品。決められた量以上の電気が流れると、耐えきれずに壊れてしまいます。
「抵抗」は、いわば電気の流れを調整する「ダム」のような大切な役割をしています。LEDがちょうどよく光るように、3Vの電圧に対して「68Ω」という強さで流れを適切にせき止め、守ってくれていたのです。
この回路では、その「ダム」が機能していないため（ダムを迂回しているため）、3Vの電気がほぼ丸ごとLEDに襲いかかり、耐えきれずに壊れてしまった、というわけです。
失敗は「なぜ？」の宝庫
実験では、班に１人は「光らない！」という回路が生まれます。でも、それは失敗ではなく、絶好の学習チャンスです。その回路をみんなでチェックして、「どうすれば光るのか？」「なぜこれではダメなのか？」を考えることこそ、目に見えない電気の流れを理解する一番の近道になります。
今日は科学部の中学生たちと作ってみましたが、コツを掴んだ中学3年生が、うまくいっていない仲間に「ここの道が繋がってないよ」「あ、それだと抵抗が仕事してないよ」と、自分の言葉で教えて回っていました。自分で理解し、それを言葉にして他人に教える。これ以上ない「学びの連鎖」の光景に、とても嬉しくなりました！
次回は、この回路に「スイッチ」を入れて、電源をON・OFFできるような回路に発展させてみようと思います。みなさんはどんな実験をしていますか？ぜひ教えて下さいね。
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