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、 れい蔵ぞう庫こ、 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 なしでは成なり立たちません。 でも、 この電気でんきはどこから来きて、 どこで使つかわれて、 どのくらいの量りょうを使つかっているのでしょうか。

5 年ねん生せいで 電磁石でんじしゃく を学まなびました。 その学習がくしゅうを発展はってんさせて、 6 年ねん生せいでは 「電気でんきを作つくる・ためる・使つかう」 という流ながれを学まなびます。 また、 プログラミングぷろぐらみんぐ で電気でんきを効率こうりつよく使つかう工夫くふうも体験たいけんします。

• 電気でんき が 「作つくる (発電はつでん)・ためる (蓄電ちくでん)・使つかう」 の 3 つの流ながれで利用りようされることを知しる
• 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しる
• コンデンサーこんでんさー 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・動うごき に変かわることを例れいで言いえる
• LEDえるいーでぃー 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
• プログラミングぷろぐらみんぐ でセンサーを使つか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えねるぎー 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えかんがえられる

大事だいじ: 6 年ねん生せいでは 「電気でんきと環境かんきょう」 を多面ためん的てきに考かんがえる ことが大切たいせつです。 算数さんすうで学まなんだ 「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. 電気でんきを作つくる — 発電はつでんのしくみ

家いえや学校がっこうで使つかう電気でんきは、 発電所はつでんしょ で作つくられて、 電線でんせんを通とおって届とどきます。 でも、 自分じぶんたちでも電気でんきを作つ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もやして蒸気じょうきでタービンを回まわす	多おおく作つくれるが 二酸化炭素にさんかたんそ が出でる
水力発電すいりょくはつでん	ダムの水みずが落おちる力ちからでタービンを回まわす	二酸化炭素にさんかたんそが出でない
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つくりタービンを回まわす	二酸化炭素にさんかたんそが出でないが、 放射ほうしゃ性せい廃棄はいき物ぶつが出でる
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	二酸化炭素にさんかたんそが出でない、 天候てんこうに左右さゆう
風力発電ふうりょくはつでん	風かぜでプロペラを回まわす	二酸化炭素にさんかたんそが出でない、 風かぜが必要ひつよう
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つくる	二酸化炭素にさんかたんそ少すくない、 場所ばしょが限かぎられる

ポイント: タービン (= 大おおきな羽根はね) を回まわして電気でんきを作つくる のが基本きほん (太陽光たいようこうを除のぞく)。 電磁石でんじしゃく とコイルの仕組しくみで、 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: 手回てまわし発電はつでん機きで電気でんきを作つくる

ステップ	やること
①	手回し発電機てまわしはつでんき に 豆電球まめでんきゅう をつなぐ
②	ハンドルを回まわす
③ 観察かんさつ	豆電球まめでんきゅう が 光ひかる
④	ハンドルを速はやく回まわす
⑤ 観察かんさつ	光ひかりが 明あかるく なる
⑥	逆ぎゃく向むきに回まわす
⑦ 観察かんさつ	(LED の場合ばあい) 光ひからなくなる (極きょくが反対はんたいになる)

大事だいじ: 速はやく回まわすと強つよい電気でんき、 ゆっくり回まわすと弱よわい電気でんき。 つまり 「力りょくの大おおきさ」 が 「電気でんきの強つよさ」 に変かわる。 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つかうだけでなく、 後ごで使つかうためにためる こともできます。 これを 蓄電ちくでん と言いいます。

蓄電ちくでんの道具どうぐ

道具どうぐ	せつめい	例れい
コンデンサーこんでんさー	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つかう)	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つかい切きる (使つかい捨すて)	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	手回し発電機てまわしはつでんき と コンデンサーこんでんさー をつなぐ
②	ハンドルを 1 分間ふんかん回まわす
③	発電はつでん機きをはずして、 豆電球まめでんきゅう をつなぐ
④ 観察かんさつ	発電はつでん機きを回まわしていないのに 豆電球まめでんきゅう が光ひかる (約やく数すう秒びょう)
⑤	LED でも同おなじ実じっ験けん をする
⑥ 観察かんさつ	LED の方ほうが 長ながく光ひかる (省しょうエネだから)

ポイント: コンデンサーこんでんさー にためた電気でんきの量りょうは同おなじでも、 LEDえるいーでぃー の方ほうが 少すくない電気でんきで光ひかる ため長持ながもちします。

3. 電気でんきを使つかう — 光ひかり・熱ねつ・音おと・動うごきへの変換へんかん

電気でんきは そのまま使つかうわけではなく、 別べつのものに変かえて使つかう ことがほとんどです。 何なにに変かわるかで道具どうぐが分わかれます。

電気でんきの変換へんかんの例れい

変かわるもの	道具どうぐの例れい
光こう	電灯でんとう・LEDえるいーでぃー・豆電球まめでんきゅう・テレビ・スマートフォンの画面がめん
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
動うごき (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 年ねん生せいで学まなんだ 電磁石でんじしゃく の応用おうようです。 電気でんきを動うごきに変かえる装置そうちとして、 身みの回まわりの多おおくの機械きかいで使つかわれています。

実じっ験けん: 電気でんきが何なにに変かわるかを確たしかめる

道具どうぐ	何なにに変かわるか	やってみる
豆電球まめでんきゅう	光ひかり + 少すこしの熱ねつ	触さわると温あたたかい
LEDえるいーでぃー	光ひかり (熱ねつは少すこし)	触さわってもそんなに熱あつくない
電子でんしオルゴール	音おと	鳴なる
モータ	動うごき	回まわる
ニクロム線せん	熱ねつ	発はつぽうスチロールを切きれる (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

同おなじ 「光ひからせる」 道具どうぐでも、 豆電球まめでんきゅう と LEDえるいーでぃー では大おお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えるいーでぃー
仕組しくみ	フィラメント (細ほそい金属きんぞく線せん) を熱ねっして光ひからせる	半導体はんどうたいが直接ちょくせつ光ひかる
熱ねつの出方でかた	多おおい (触ふれないくらい熱あつい)	少すくない
電気でんきの使用しよう量りょう	多おおい	少すくない (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	やや高たかい (でも長持ながもち)

実じっ験けん: 同おなじコンデンサーで何なん秒びょう光ひかるか

光ひからせるもの	光ひか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	1 倍ばい
LEDえるいーでぃー	約やく 30 〜 40 秒びょう	6 〜 8 倍ばい

大事だいじ: LEDえるいーでぃー 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かえていて、 熱ねつとして捨すてていない 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うしなわれます。

算数さんすうとつなげて考かんがえる (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)」 で表あらわし、 電力でんりょく量りょう (Wh: ワットアワー) と言いいます。

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
古ふる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 (同おなじ明あかるさ)	8 W	8 Wh

→ 1 日にち 8 時間じかん使つかうと…

道具どうぐ	1 日にちの電力でんりょく量りょう	1 か月げつ (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」 使つかうことができれば、 さらに省しょうエネになります。 そこで役立やくだつのが プログラミングぷろぐらみんぐ 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
センサーせんさー	周まわりの様子ようすを感かんじ取とる部品ぶひん	明あかるさ・温度おんど・人にんの動うごき
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	プログラムの基本きほん
アクチュエータあくちゅえーた	命令めいれいを受うけて動うごく部品ぶひん	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あかりを点てんけるプログラム

ステップ	プログラムの動うごき
①	明あかるさセンサーで周まわりの明あかるさを計はかる
②	「もし 明あかるさが ○ ○ 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 を消けす
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あかりを点てんけるプログラム

ステップ	プログラムの動うごき
①	人ひと感かんセンサーで人ひとがいるか計はかる
②	人ひとがいれば LED を点てんける
③	いなくなって 30 秒びょう経たったら自動じどうで消けす

身みの回まわりの例れい

装置そうち	プログラムの動うごき
自動じどうドア	人ひとが近ちかづいたら開ひらく
エアコン	室温しつおんを計はかって設定せってい温度おんどになるまで動うごく
信号しんごう機き	時間じかんで色いろを変かえる、 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つく
冷蔵庫れいぞうこ	中なかがあたたかくなったら冷ひやす

大事だいじ: プログラミングぷろぐらみんぐ 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へらし、 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

電気でんきを作つくるためには、 多おおくの場合ばあい 石油せきゆ・石炭せきたん などを燃もやして、 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 章しょうで学まなんだ 「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
使つかわない部屋へやの明あかりを消けす	即座そくざに電気でんきが減へる
LED 電球でんきゅうに切きり替かえる	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 ℃ 控ひかえめに	夏なつ 28 ℃・冬ふゆ 20 ℃
待機たいき電力でんりょく を減へらす	使つかわない機器ききはコンセントから抜ぬく
テレビ・ゲームの時間じかんを決きめる	必要ひつよう以上いじょうに使つかわない
冷蔵庫れいぞうこをすぐ開あけ閉しめ	冷気れいきを逃にがさない

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えねるぎー とは、 使つかっても無なくならない 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・バイオマスばいおます 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	風かぜが弱よわい日ひ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	ダムを作つくるに場所ばしょが限かぎられる
地熱ちねつ	安定あんてい	場所ばしょが限かぎられる

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 「作つくる・ためる・使つかう」 の流ながれで利用りようされることを言いえる
• [ ]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 つ言いえる
• [ ]コンデンサーこんでんさー 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いえる
• [ ]電気でんきが 光こう・熱ねつ・音おと・動うごき に変かわることを例れいで言いえる
• [ ]LEDえるいーでぃー 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いえる
• [ ]プログラミングぷろぐらみんぐ で センサーせんさー 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ことを言いえる
• [ ]自分じぶんでできる 節電せつでん を 3 つ以上いじょう言いえる
• [ ]再生可能エネルギーさいせいかのうえねるぎー の例れいを 3 つ言いえる

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ひっぱらない (中ちゅうの線せんが切きれて火災かさい)
• 手回し発電機てまわしはつでんき を強つよく回まわしすぎない (中ちゅうの部品ぶひんやつないだ機器ききが壊こわれる)
• 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)
• 古ふるい電池でんちやふくらんだ電池でんちは使つかわない (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ぬく (落雷らくらいで壊こわれる)
• 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る)

次じの章しょう (おわりに): 全ぜん 10 章しょうを通とおして、 「物ぶつを多面ためん的てきに見みる」 という 6 年生ねんせいの大おおきなテーマを学まなんできました。 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とお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、 ここで学まなんだことがさらに 数値すうちや公式こうしき で表あらわされ、 よりくわしく学まなびます。 6 年間ねんかんの理科りかの学まな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もち続つづけてください。

まとめ — 電気でんき の利用りようを 3 行くだりで

• 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 コンデンサーこんでんさー 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えるいーでぃー 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。
• プログラミングぷろぐらみんぐ で センサーせんさー 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えねるぎー にもつながる。