直列つなぎと並列つなぎの強さの説明

質問

小学校４年生がモーターや豆電球を直列つなぎと並列つなぎで強さ比べの実験をします。直列つなぎだと強くなることを検流計を使って調べますがなぜ強くなるかの説明がうまくいきません。ペットボトルに水を入れ、２本並列につないだものと直列につないだもので水車などを回してやろうと思っていますが上下逆さまにすると、ペットボトルはできませんが乾電池は関係ありません。位置エネルギーの応用ですので当然かと思いますが、ほかに何かいい方法を知っている方や考えられている方がおられましたらお知らせください。近日中に授業をしたいと思っています。よろしくお願いいたします。

回答No.4

mattyan · ベストアンサー

電圧はよく水圧にたとえられますね。
だから、水で実験するのは、悪い考えではないと思います。
ペットボトルを二つ上下につないで、電池の直列つなぎとし、
横に二つ並べて下の方をつないで、これで並列つなぎとします。
下の方に穴をあけ、水を出します。
この時、下から出てくる水の圧力は、その水柱の高さに比例するので、
高さが２倍の直列つなぎの時は、一つ分の並列つなぎの２倍になります。
こうしておいて、プラスチックの小さな水車でも回すのはどうでしょう。
直列の方が、勢いよく水が出てくるので、水車も勢いよく回ると思います。
水の出る穴の大きさは同じにしておかないとだめだと思います。
３個直列にすると、２個よりも勢いよく回るのでは。
でも、あまりにもたくさんつないだ時、どうなるかは分かりません。
また、３個並列につないでも２個の時と同じ勢いではないかな、と思います。

お礼

全国の学校などではこの方法が多いのでしょうね。やはりこのような方法が一番いいのでしょうか。ありがとうございました。

回答No.8

mattyan

そう言えば、
蒸気機関車が２両連結された状態で、後続の客車等を引く、
と言う場面を思い出しました。
これで、電気を流す力が２倍になるということです。
ただし、これで、並列の説明はできませんが。
ご参考までに。

お礼

そうなんですよね。直列で強くなるという実験はいくつでも考えられそうなんですけども、並列だとなぜ強くならないのか比較説明がなかなか難しいです。何度もありがとうございます。授業研究が１１日に近づいてきました。

回答No.7

nozomi500

#5です。
「直列つなぎ」は、「電圧」ですね。
1.5Vの直列で、3.0Vになる・・。

「電流」仁相当するものは、「川の幅」（つまりは水の量）でしょうか。
同じ落差（水圧）のダムでも、長江につくるのと神通川につくるんではパワーがちがう。

お礼

一昨年三峡ダムの現場を見てきましたが巨大ですね。神通川と書かれたのは富山県の方だからでしょうか？目に見える形で説明するのは難しいです。ありがとうございました。

回答No.6

mattyan

＃４です。
電圧ではなくて、電流の説明をしたい、と言うことですね。
水を使って電流を説明するとなると、水圧ではなくて、水量になると思います。
水車を回すのは、水圧によっても回転の勢いが変化するし、水量によっても変化すると思います。
水を使って説明する場合、水圧の方が簡単で水量の方はずいぶん難しそうです。

また、水以外の方法はないか、ということですが、
なかなか思い浮かびません。

ところで、どんな実験をされたか興味があります。
役に立たなくてすみません。でした。

お礼

小学校４年生では「電気の流れ」という表現なので、電流（電流計または検流計で調べる）ということにしたいのですが難しいですね。電池２本をつないでも、つなぎ方で強さが違うのですから。電流と電圧の概念を習う時までは水圧で納得してもらい興味を持続させる方がいいかもしれません。何度もありがとうございます。

回答No.5

nozomi500

＃３の「大気圧」は、ボトルの上にも横にも下にもかかっていますから、空気穴があれば関係無いです。
パチンコ玉のほうが、他の影響を受けやすい（穴の大きさに比べて玉が大きくて抵抗が大きい）のでまずいでしょう。

磁石も、電圧よりさらに複雑で説明に困りそうに思います。（中間の磁石は下の磁石の磁力に影響を与えているのかどうか、たしかめるための説明が・・・）

結局はオーソドックスに「水圧」ですかね。
＃４さんの実験はよくあります。ついでに、並列だと、水がなくなるのが遅い。電池も並列だと長持ちする。

お礼

もっとほかの方法でいい説明の仕方があるのではと、質門コーナーに載せたのですがやはり一番いいようですね。ありがとうございました。

回答No.3

tsuri-kuro

ＰＥＴボトルに水を入れて落すと、水の質量に大気圧がかかる気がしますが、
影響無いでしょうか？（並列回路の時に）
ビー玉とかパチンコ玉を入れるのはいかがでしょうか？

お礼

そうすると勢い（流れ落ちる速度の差）が分かるような結果がでるのでしょうか？考えてくださってありがとうございました。

回答No.2

HYSC100

磁石を使ったらどうでしょうか？透明アクリル円筒に円板形磁石を一個を底に配置して、
上から円盤状の重り（これも筒状で、アクリル円筒より多少直径が小さく、底にやはり
円板形磁石をつけたもの）を配置します。
そうすると磁石の反発で、数mm浮き上がるでしょう。そこでさらに、中間に磁石を追加してゆくと
（向きは互いに反発するようにN,Sを互い違いにする）磁石が多いほど重りは高く浮き上がる
という減少を、電池の電圧と体験的にアナロジー化して観察してもらう・・
N-Sの向きを逆にしてしまうと・・電池の+-を逆にしたときと同じように重りの浮き上がるポイントが
変わる・・
アナロジーというより、磁石を使うのは理論的にも間違っていないと思います。

お礼

小学校４年生なのでなるべく電池の形にも近いペットボトルと考えたのです。磁石だとすると理論的にはそうだと思いますが、なお紛らわしくなるような気もします。ありがとうございました。

回答No.1

plussun

的外れな回答かも知れませんが。

水を例えにすればどうでしょう？
水を入れたペットボトルか何かの底の横方向に小さい穴を開けて、水の水位が高いほど水が勢い良く飛び出し、水位が下がると出方が穏やかになってくるという感じで、この水面の高さを電圧として説明されてはどうでしょうか？

お礼

早速の回答ありがとうございます。この方法だとすると電圧になりますね。電流という概念を押さえたいと思っています。