オームの法則を教える回路

質問

オームの法則を教える場合、電源、抵抗負荷と電流計だけのおなじみの回路図があります。
でもこれだけでは電流計の振れだけなのでLEDを接続して輝度の違いや色の変化で印象が残ると思うのです。
厳密にはLEDも負荷であるためその損失分まで考慮した説明が必要ですが教育用では電流計の存在は考えていません。
制限抵抗とLEDでV=IRを教える場合、どのように説明すべきでしょうか。

回答No.1

TTak · ベストアンサー

要は、LEDの光具合（明るい～暗い）を電流の強弱として認識させ、教えることができるか？ということですね？

これは、教える対象によって変わってくるとは思いますが、中学校理科でしたら、E-抵抗-LEDの直列回路にて、抵抗値を変えることにより電流値が変わり輝度が変わることを解説してはいかがでしょう。

なお、LEDの特性にもよりますが、順方向電流値が0付近でなければ、輝度と電流値はほぼ比例すると考えられます。

固定抵抗－LEDの直列回路と、可変抵抗（目盛り付き）－LEDの直列回路にて双方のLEDの輝度を見た目で比較させる方法か、

実験前に電流別の輝度を暗室で写真撮影（例えば、円形に等間隔線を描いた用紙を使って・同じカメラで同じ露出時間）しておいて、どこまで照射しているか（どの線まで見えるか）という定量的な比較媒体を作っておき、それを実験（暗箱内で点灯させて見せる）で判定させるなどの方法が考えられます。

お礼

アドバイスありがとうございます。
>円形に等間隔線
視野角に影響されますがよいアイデアですね。参考にさせて頂きます。

回答No.2

tetsumyi

印象に残ることは良いことですが
電流に比例した輝度や色と言うのは技術的な問題となって非常に難しくなります。
人間の感覚は対数的な変化を認識できますが数値的な変化を正しく認識できません。
例えば明るさが１から２になったことは良くわかりますが５から６になったことはかすかにしかわかりません。
電流計はその点、原理的に簡単で正しく認識できるものです。
子供たちに正しい知識を持ってもらうためには電流計をわかりやすく説明して
使用することが将来技術者となる見込みを奪わないことになると思います。

ちなみに私は長年電気、機械関係の仕事をしてきました。

補足

「電流計の存在を考えていない」という表現がまずかったようですね。
「書籍に出てくる測定回路が電流計を入れているのにその分は考慮せず抵抗だけを負荷としている場合がある」の意味だったのです。
回路上は当然電流計を見ながらの実験になります。
私は教育専任者ではありませんが
機械系の学生を対象とした電気概論ということで実質２時間で済む内容を考えています。