電気でんき の 利用りよう

この 章しょうで 学まなぶこと

部屋へや の あ か り、 テレビ、 れい 蔵くら庫こ、 スマート フォン … 私わたし たち の 生活せいかつ は 電気でんき な し で は 成なる り 立たつ ち ま せ ん。 で も、 こ の 電気でんき は ど こ か ら 来き て、 ど こ で 使し わ れ て、 ど の く ら い の 量りょう を 使し っ て い る の で し ょ う か。

5 年生ねんせい で 電磁石でんじしゃく を 学がく び ま し た。 そ の 学習がくしゅう を 発展はってん さ せ て、 6 年生ねんせい で は 「電気でんき を 作さく る・た め る・使し う」 と い う 流ながれ れ を 学がく び ま す。 ま た、 プログラミング で 電気でんき を 効率こうりつ よ く 使し う 工夫くふう も 体験たいけん し ま す。

• 電気でんき が 「作さく る (発電はつでん)・た め る (蓄電ちくでん)・使し う」 の 3 つ の 流ながれ れ で 利用りよう さ れ る こ と を 知ち る
• 手回し発電機てまわしはつでんき・太陽光発電たいようこうはつでん・風力ふうりょく な ど 発電はつでん の し く み を 知ち る
• コンデンサー で 電気でんき を 一時いちじ的てき に た め ら れ る こ と を 体験たいけん
• 電気でんき が 光こう・熱ねつ・音おと・動どう き に 変へん わ る こ と を 例れい で 言げん え る
• LED が 豆電球まめでんきゅう よ り 省しょう エ ネ で あ る 理由りゆう を 説明せつめい で き る
• プログラミング で セ ン サ ー を 使し い 電気でんき を 制御せいぎょ で き る (条件じょうけん分岐ぶんき)
• 節電せつでん・再生可能エネルギーさいせいかのうエネルギー と 環境かんきょう の 関係かんけい を 多面ためん的てき に 考こう え ら れ る

大事だいじ: 6 年生ねんせい で は 「電気でんき と 環境かんきょう」 を 多面ためん的てき に 考こう え る こ と が 大切たいせつ で す。 算数さんすう で 学がく ん だ 「時間じかん × 電力でんりょく = 電力でんりょく量りょう」 と い う 比例ひれい関係かんけい も 出で て き ま す。

1. 電気でんき を 作さく る — 発電はつでん の し く み

家いえ や 学校がっこう で 使し う 電気でんき は、 発電所はつでんしょ で 作さく ら れ て、 電線でんせん を 通つう っ て 届とどけ き ま す。 で も、 自分じぶん た ち で も 電気でんき を 作さく る こ と が で き ま す。

主おも な 発電はつでん の 種類しゅるい

発電はつでん の 種類しゅるい	し く み	特とく ち ょ う
**[[火力発電	かりょくはつでん]]**	石油せきゆ・石炭せきたん・天然てんねん ガス を 燃 や し て 蒸気じょうき で タ ー ビ ン を 回かい す
**[[水力発電	すいりょくはつでん]]**	ダ ム の 水みず が 落 ち る 力ちから で タ ー ビ ン を 回かい す
**[[原子力発電	げんしりょくはつでん]]**	ウ ラ ン の 核かく反応はんのう の 熱ねつ で 蒸気じょうき を 作さく り タ ー ビ ン を 回かい す
**[[太陽光発電	たいようこうはつでん]]**	太陽光たいようこう を ソーラー パ ネ ル で 直接ちょくせつ電気でんき に
**[[風力発電	ふうりょくはつでん]]**	風かぜ で プロペラ を 回かい す
**[[地熱発電	ちねつはつでん]]**	地下ちか の 熱ねつ で 蒸気じょうき を 作さく る

ポイント: タ ー ビ ン (= 大だい き な 羽根はね) を 回かい し て 電気でんき を 作さく る の が 基本きほん (太陽光たいようこう を 除じょ く)。 電磁石でんじしゃく と コ イ ル の 仕組しくみ み で、 5 年生ねんせい の 学習がくしゅう と つ な が り ま す。

実じっ験けん: 手て回かい し 発電はつでん機き で 電気でんき を 作さく る

ステップ	やる こ と
①	**[[手回し発電機
②	ハ ン ド ル を 回かい す
③ 観察かんさつ	[[豆電球
④	ハ ン ド ル を 速はや く 回かい す
⑤ 観察かんさつ	光ひかり が 明めい る く な る
⑥	逆ぎゃく向むこう き に 回かい す
⑦ 観察かんさつ	(LED の 場合ばあい) 光こう ら な く な る (極きょく が 反対はんたい に な る)

大事だいじ: 速はや く 回かい す と 強つよ い 電気でんき、 ゆ っ く り 回かい す と 弱じゃく い 電気でんき。 つ ま り 「力りょく の 大だい き さ」 が 「電気でんき の 強つよ さ」 に 変へん わ る。 こ れ が 発電はつでん の 本質ほんしつ で す。

2. 電気でんき を た め る — コンデンサー

発電はつでん し た 電気でんき を そ の 場ば で 使し う だ け で な く、 後ご で 使し う た め に た め る こ と も で き ま す。 こ れ を 蓄電ちくでん と 言げん い ま す。

蓄電ちくでん の 道具どうぐ

道具どうぐ	せ つ め い	例れい
コンデンサー	電気でんき を 一時いちじ的てき に た め る 部品ぶひん (理科りか室しつ で 使し う)	実験じっけん用よう
充電じゅうでん池ち (バッ テリー)	化学かがく反応はんのう で 電気でんき を た め る	スマホ・電気でんき自動車じどうしゃ
乾電池かんでんち	化学かがく反応はんのう で た め た 電気でんき を 使し い 切せつ る (使し い 捨 て)	リ モ コ ン

実じっ験けん: コンデンサー に 電気でんき を た め る

ステップ	やる こ と
①	**[[手回し発電機
②	ハ ン ド ル を 1 分間ふんかん回かい す
③	発電はつでん機き を は ず し て、 [[豆電球
④ 観察かんさつ	発電はつでん機き を 回かい し て い な い の に [[豆電球
⑤	LED で も 同どう じ 実じっ験けん を す る
⑥ 観察かんさつ	LED の 方かた が 長ちょう く 光ひかり る (省しょう エ ネ だ か ら)

ポイント: コンデンサー に た め た 電気でんき の 量りょう は 同どう じ で も、 LED の 方かた が 少しょう な い 電気でんき で 光ひかり る た め 長持ながもち ち し ま す。

3. 電気でんき を 使し う — 光ひかり・熱ねつ・音おと・動どう き へ の 変換へんかん

電気でんき は そ の ま ま 使し う わ け で は な く、 別べつ の も の に 変へん え て 使し う こ と が ほ と ん ど で す。 何なに に 変へん わ る か で 道具どうぐ が 分ぶん か れ ま す。

電気でんき の 変換へんかん の 例れい

変へん わ る も の	道具どうぐ の 例れい
光こう	電灯でんとう・LED・[[豆電球
熱ねつ	ス ト ー ブ・電子でんし レンジ・ア イ ロ ン・電気でんき ポット・ヘ ア ド ラ イ ヤ
音おん	ス ピ ー カ ー・ブザー・ラ ジ オ
動どう き (運動うんどう)	扇風機せんぷうき・洗濯せんたく機き・電車でんしゃ・電気でんき自動車じどうしゃ・モ ー タ

大事だいじ: モーター は 5 年生ねんせい で 学がく ん だ 電磁石でんじしゃく の 応用おうよう で す。 電気でんき を 動どう き に 変へん え る 装置そうち と し て、 身み の 回かい り の 多おお く の 機械きかい で 使し わ れ て い ま す。

実じっ験けん: 電気でんき が 何なに に 変へん わ る か を 確 か め る

道具どうぐ	何なに に 変へん わ る か	や っ て み る
[[豆電球	まめでんきゅう]]	光ひかり + 少しょう し の 熱ねつ
LED	光ひかり (熱ねつ は 少しょう し)	触さわ っ て も そ ん な に 熱ねつ く な い
電子でんし オ ル ゴ ー ル	音おと	鳴な る
モ ー タ	動どう き	回かい る
ニ ク ロ ム 線せん	熱ねつ	発はつ ぽ う ス チ ロ ー ル を 切せつ れ る (糸いと の こ)

4. 豆まめ電球でんきゅう と LED の 比較ひかく — 省しょう エ ネ の く ふ う

同どう じ 「光ひかり ら せ る」 道具どうぐ で も、 豆電球まめでんきゅう と LED で は 大だい き な ち が い が あ り ま す。

比較ひかく表ひょう

| こ う も く | 豆電球まめでんきゅう | LED | |---|---|---| | 仕組しくみ み | フィラ メント (細ほそ い 金属きんぞく線せん) を 熱ねつ し て 光ひかり ら せ る | 半導体はんどうたい が 直接ちょくせつ光ひかり る | | 熱ねつ の 出方でかた | 多た い (触さわ れ な い く ら い 熱ねつ い) | 少しょう な い | | 電気でんき の 使用しよう量りょう | 多おお い | 少しょう な い (1/4 〜 1/8) | | 寿命じゅみょう | 約やく 1,000 時間じかん | 約やく 40,000 時間じかん | | 値段ねだん (1 個こ) | 安やす い | や や 高こう い (で も 長持ながもち ち) |

実じっ験けん: 同どう じ コンデンサー で 何なん秒びょう光こう る か

光ひかり ら せ る も の	光ひかり っ て い る 時間じかん	倍数ばいすう
[[豆電球	まめでんきゅう]]	約やく 5 秒びょう
LED	約やく 30 〜 40 秒びょう	6 〜 8 倍ばい

大事だいじ: LED が 省しょう エ ネ な の は、 電気でんき の ほ と ん ど を 光ひかり に 変へん え て い て、 熱ねつ と し て 捨 て て い な い か ら。 豆電球まめでんきゅう は 約やく 9 割わり が 熱ねつ と し て 失しつ わ れ ま す。

算数さんすう と つ な げ て 考こう え る (時間じかん × 電力でんりょく)

電気でんき の 使用しよう量りょう は 「電力でんりょく (W: ワ ット) × 時間じかん (h: 時間じかん)」 で 表ひょう し、 電力でんりょく量りょう (Wh: ワッ トア ワー) と 言げん い ま す。

道具どうぐ	電力でんりょく	1 時間じかん で の 電力でんりょく量りょう
古いにしえ い 白熱はくねつ電球でんきゅう	60 W	60 Wh
LED 電球でんきゅう (同どう じ 明めい る さ)	8 W	8 Wh

→ 1 日にち 8 時間じかん使し う と…

道具どうぐ	1 日にち の 電力でんりょく量りょう	1 か 月つき (30 日にち)
白熱はくねつ電球でんきゅう	60 × 8 = 480 Wh	14,400 Wh = 14.4 kWh
LED	8 × 8 = 64 Wh	1,920 Wh = 1.92 kWh

ポイント: 電力でんりょく が 半分はんぶん に な れ ば 電力でんりょく量りょう も 半分はんぶん。 こ れ は 算数さんすう の 比例ひれい の 関係かんけい。 「時間じかん を そ ろ え れ ば 電力でんりょく と 電力でんりょく量りょう は 比例ひれい」 と い う こ と。

5. プログラミング で 電気でんき を 制御せいぎょ す る

電気でんき を 「必要ひつよう な と き だ け、 必要ひつよう な 分ぶん だ け」 使し う こ と が で き れ ば、 さ ら に 省しょう エ ネ に な り ま す。 そ こ で 役やく立りつ つ の が プログラミング で す。

センサー と 条件じょうけん分岐ぶんき

用語ようご	せ つ め い	例れい
センサー	周しゅう り の 様子ようす を 感かん じ 取と る 部品ぶひん	明めい る さ・温度おんど・人にん の 動どう き
**[[条件分岐	じょうけんぶんき]]**	「も し ○ ○ な ら ◆ ◆ す る」 と い う 命令めいれい
アクチュエータ	命令めいれい を 受 け て 動どう く 部品ぶひん	LED・モ ー タ・ブ ザ ー

例れい: 暗くら く な っ た ら 自動じどう で 明めい か り を 点てん け る プ ロ グ ラ ム

ス テ ッ プ	プ ロ グ ラ ム の 動どう き
①	明めい る さ セ ン サ ー で 周しゅう り の 明めい る さ を 計けい る
②	「も し 明めい る さ が ○ ○ よ り 暗くら い な ら 」 と 判断はんだん
③	LED を 点てん け る
④	「で な け れ ば」 LED を 消しょう す
⑤	① に 戻もど っ て 繰く り 返かえ す

例れい: 人ひと が 来き た ら 明めい か り を 点てん け る プ ロ グ ラ ム

ス テ ッ プ	プ ロ グ ラ ム の 動どう き
①	人ひと感かん セ ン サ ー で 人ひと が い る か 計けい る
②	人ひと が い れ ば LED を 点てん け る
③	い な く な っ て 30 秒びょう経けい っ た ら 自動じどう で 消しょう す

身み の 回かい り の 例れい

装置そうち	プ ロ グ ラ ム の 動どう き
自動じどう ド ア	人ひと が 近きん づ い た ら 開ひらき く
エ ア コ ン	室温しつおん を 計けい っ て 設定せってい温度おんど に な る ま で 動どう く
信号しんごう機き	時間じかん で 色いろ を 変へん え る、 車くるま が 来き た ら 検知けんち
街灯がいとう	暗くら く な っ た ら 自動じどう で 点てん く
冷蔵庫れいぞうこ	中なか が あ た た か く な っ た ら 冷ひや や す

大事だいじ: プログラミング は 「人じん が ず っ と 見張みは る か わ り に、 機械きかい に 自動じどう で や ら せ る」 技術ぎじゅつ。 電気でんき の む だ づ か い を 減げん ら し、 省しょう エ ネ に つ な が り ま す。

6. 電気でんき と 環境かんきょう — 節電せつでん と 再生さいせい可能かのう エ ネ ル ギ ー

電気でんき を 作さく る た め に は、 多おお く の 場合ばあい 石油せきゆ・石炭せきたん な ど を 燃 や し て、 二酸化炭素にさんかたんそ が 出で ま す。 こ の こ と は 第だい 5 章しょう で 学がく ん だ 「地球ちきゅう温暖化おんだんか」 と つ な が っ て い ま す。

自分じぶん た ち に で き る 節電せつでん

や る こ と	効果こうか
使し わ な い 部屋へや の 明めい か り を 消しょう す	即座そくざ に 電気でんき が 減げん る
LED 電球でんきゅう に 切せつ り 替かわ え る	約やく 1/8 の 電気でんき で す む
エ ア コ ン の 設定せってい温度おんど を 1 ℃ 控ひかえ え め に	夏なつ 28 ℃・冬ふゆ 20 ℃
待機たいき電力でんりょく を 減げん ら す	使し わ な い 機器きき は コ ン セ ン ト か ら 抜 く
テ レ ビ・ゲ ー ム の 時間じかん を 決けつ め る	必要ひつよう以上いじょう に 使し わ な い
冷蔵庫れいぞうこ を す ぐ 開ひらき け 閉 め	冷気れいき を 逃 が さ な い

再生さいせい可能かのう エ ネ ル ギ ー

再生可能エネルギーさいせいかのうエネルギー と は、 使し っ て も 無む く な ら な い エ ネ ル ギ ー の こ と。 太陽光たいようこう・風力ふうりょく・水力すいりょく・地熱ちねつ・バイオマス な ど。

種類しゅるい	利点りてん	課題かだい
太陽光たいようこう	二酸化炭素にさんかたんそ 0、 屋根やね で 発電はつでん で き る	夜よる・曇くもり り は 発電はつでん で き な い
風力ふうりょく	二酸化炭素にさんかたんそ 0	風かぜ が 弱じゃく い 日にち は 発電はつでん で き な い
水力すいりょく	安定あんてい、 二酸化炭素にさんかたんそ 0	ダ ム を 作さく る に 場所ばしょ が 限きり ら れ る
地熱ちねつ	安定あんてい	場所ばしょ が 限きり ら れ る

ポイント: 再生さいせい可能かのう エ ネ ル ギ ー だ け で は ま だ 全部ぜんぶ の 電力でんりょく を ま か な え ま せ ん。 「節電せつでん + 再生さいせい可能かのう エ ネ ル ギ ー」 の 両方りょうほう が 大切たいせつ で す。

7. ふ り か え り

• [ ]電気でんき が 「作さく る・た め る・使し う」 の 流ながれ れ で 利用りよう さ れ る こ と を 言げん え る
• [ ]手回し発電機てまわしはつでんき や 太陽光発電たいようこうはつでん な ど の 発電はつでん の し く み を 1 つ 言げん え る
• [ ]コンデンサー が 電気でんき を 一いち時じ的てき に た め る 部品ぶひん で あ る こ と を 言げん え る
• [ ]電気でんき が 光こう・熱ねつ・音おと・動どう き に 変へん わ る こ と を 例れい で 言げん え る
• [ ]LED が 豆電球まめでんきゅう よ り 省しょう エ ネ で あ る 理由りゆう を 言げん え る
• [ ]プログラミング で センサー と 条件分岐じょうけんぶんき を 使し う と 電気でんき を 自動じどう で 制御せいぎょ で き る こ と を 言げん え る
• [ ]自分じぶん で で き る 節電せつでん を 3 つ 以上いじょう言げん え る
• [ ]再生可能エネルギーさいせいかのうエネルギー の 例れい を 3 つ 言げん え る

こ の 章しょう の 安全あんぜん配はい慮りょ

• コ ン セ ン ト に 金属きんぞく を 入いり れ な い (感電かんでん・火災かさい の 危き険けん)
• ぬ れ た 手て で 電気でんき製品せいひん を 触さわ ら な い (感電かんでん)
• た こ 足あし配線はいせん を し な い (火災かさい の 原因げんいん)
• コ ー ド を 強つよ く 引 っ ぱ ら な い (中ちゅう の 線せん が 切せつ れ て 火災かさい)
• 手回し発電機てまわしはつでんき を 強つよ く 回かい し す ぎ な い (中ちゅう の 部品ぶひん や つ な い だ 機器きき が 壊 れ る)
• 電池でんち を シ ョ ー ト さ せ な い (+ と - を 直接ちょくせつ つ な ぐ と 発熱はつねつ・発火はっか)
• 古いにしえ い 電池でんち や ふ く ら ん だ 電池でんち は 使し わ な い (液えき漏も れ・発火はっか)
• 電気でんき製品せいひん を 自分じぶん で 分解ぶんかい し な い (感電かんでん の 危き険けん)
• か み な り の と き は 電気でんき製品せいひん を 抜 く (落雷らくらい で 壊 れ る)
• コ ン デ ン サ ー の 充電じゅうでん後ご は 触さわ ら な い (電気でんき が 流ながれ れ る)

次じ の 章しょう (お わ り に): 全ぜん 10 章しょう を 通つう し て、 「物ぶつ を 多面ためん的てき に 見み る」 と い う 6 年生ねんせい の 大だい き な テ ー マ を 学がく ん で き ま し た。 化学かがく (燃焼ねんしょう・水溶液すいようえき)・生物せいぶつ (人体じんたい・植物しょくぶつ・環境かんきょう)・地学ちがく (月つき・土地とち)・物理ぶつり (て こ・電気でんき) と、 理科りか の 4 分野ぶんや を 一いち通つう り 体験たいけん し ま し た。 中学校ちゅうがっこう の 理科りか で は、 こ こ で 学がく ん だ こ と が さ ら に 数値すうち や 公式こうしき で 表ひょう さ れ、 よ り く わ し く 学がく び ま す。 6 年間ねんかん の 理科りか の 学がく び を 大切たいせつ に、 ふ し ぎ を 見み つ け る 心こころ を ず っ と 持じ ち 続ぞく け て く だ さ い。

まとめ — 電気でんき の 利用りよう を 3 行あるき で

• 電気でんき は 作つくる（発電はつでん）・ためる（蓄電ちくでん）・使つかう こと が できる。手回し発電機てまわしはつでんき や コンデンサー で 体験たいけん できる。
• 電気でんき は 光ひかり・熱ねつ・音おと・動うごき に 変かえて 使つかわれる。LED は 豆電球まめでんきゅう より 省しょう エネ で 長持ながもち。
• プログラミング で センサー と 条件分岐じょうけんぶんき を 使つかう と 電気でんき を 自動じどう で 制御せいぎょ できる。 節電せつでん や 再生可能エネルギーさいせいかのうエネルギー に も つながる。