閉じた回路と開いた回路

学習指導要領： NGSS 4, KS2 (Year 4), cycle 3, Sek I

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目的

電流が流れて電球が点灯するのは、閉じた回路のときだけであることを確かめます。

実験装置

4.5 V の直流電圧源、スイッチ（閉じた状態）、4.5 V / 1 W の電球が、1つの回路につながれています。電球は点灯しています。

手順

1. スイッチのレバーを動かして回路を開きます。
2. スイッチをもう一度閉じます。
3. 電源ボタンで電圧源をオフにし、もう一度オンにします。

予想される結果

電球が点灯するのは、スイッチが閉じていて、電圧源がオンのときだけです。回路のどこか1か所でも切れ目があると、電球は消えます。

問題

1. 電圧源はオンのままなのに、なぜ電球は消えるのですか。
2. 回路のほかのどこにスイッチを置けば、同じように電球を点けたり消したりできますか。

解答

1. 開いたスイッチは、回路に切れ目をつくります。電流は閉じた輪になった道すじにしか流れないので、切れ目があると電流は電球まで届かず、電球は消えます。
2. 同じ輪の中ならどこでもかまいません。電圧源から電球までの導線の上でも、電球から電圧源へ戻る導線の上でもよいのです。この回路には電流の通り道が1つしかないので、どこに切れ目があっても電流は止まります。