電気回路とスイッチ

レッスン 2: 家庭にある電気

なぜ電気が電線の中であなたが使うのを常に待っているのか不思議に思ったことはありませんか？家庭用電気を家庭用配線と比較するというのは、理解する優れた方法です。蛇口のハンドルを回して、水を出します。これには 2 つの理由があります。というのも、次のようなものがあるからです。

• どこかにある水の供給。
• 水を運ぶパイプ。
• 水の供給と蛇口との圧力差。
• 水を出したり止めたりする蛇口。

これをランプに電気を供給する方法と比較します。この場合には、次のようなものがあります。

• 移動する電子を供給する発電所。
• 移動する電子を伝導するワイヤー。
• ランプよりも多い発電所で移動する電子。
• 電流を流したり、止めたりするスイッチ。

レッスンを試す: 家庭にある電気

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レッスン 4: シンプルな回路

私たちは常に照明を使用していますが、それらがどのように機能しているかについて考えたことはありますか？懐中電灯を見てみましょう。懐中電灯は、電源、伝導路、スイッチ、(電気) 負荷の 4 つのパーツで構成されたシンプルな回路を使用します。

• 電源 は、回路を通して電気を押し出すものです。
• 伝導路は、回路の全てのパーツをつなげます。伝導路は、電気が移動する経路を作ります。
• スイッチ は、電気の流れを作ったり、止めたりできる回路の一部です。スイッチを使用して、電源をオンまたはオフにします。
• 回路内の電気は、負荷に力を与えます。

レッスンを試す: シンプルな回路: 懐中電灯

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レッスン 6: 電気を通すもの、通さないもの (固体)

回路をオンにすると、電子は自由に移動します。しかし、これらの電子の通過を許可する、または許可しない特定の種類の素材があります。それは、伝導体と絶縁体です。

絶縁体 は、電気を通過させない素材です。それには、電気が移動すべきでない場所に移動することを妨げるという重要な仕事があります。絶縁体は、大きな豪邸の外にいるセキュリティー・ガードと考えてください。彼らを突破することはできません。

伝導体 は、電流を通過させることのできる素材です。絶縁体の反対です。絶縁体がセキュリティー・ガードなら、伝導体は家の前でドアを開けて、「どうぞ入ってください！パーティーはこちらです！」と 案内する人々です。

レッスンを試す: 電気を通すもの、通さないもの (個体)。

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レッスン 8: 電気を通すもの、通さないもの (液体)

絶縁体は、電気を通過させない素材で、伝導体は電気を通過させることのできる素材だということは覚えていますね。

液体では、電解液 が電気を伝導します。

強力な電解液の例には、電池に使用されることの多い塩酸溶液で、小さな切創からの血を止めるのに役立つ硝酸銀溶液などの塩水があります。

弱い電解液は、電気を十分に伝導しません。弱い電解液の例には、レモン汁、雨水、一般的にソーダなどの炭酸飲料に使用される炭酸などがあります。

アクティビティーを試す: 電気を通すもの、通さないもの (液体)。

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レッスン 10: 非機械式スイッチ - トランジスター

デジタル情報のレッスンで学習するように、コンピューターには何十億ものトランジスターが含まれており、これは 1 秒に何十億回もオンとオフを切り換える極小の電子スイッチです。コンピューターやその他の電子デバイスは、言葉、画像、音、映像などの情報を、数字の 0 と 1 を使用してトランジスターのオフとオン の状態を表すシンプルなコードに変換します。

機械式スイッチは遅いため、オン とオフの間の一貫した切り換えを処理することができません。そのため、コンピューターは、機能するために電気により動く非機械式スイッチを使用します。これには半導体が必要です。半導体とは、特定の条件で電気を伝導するために容易に変更できる自然の不良導体です。

コンピューターの半導体に最も適した素材は、非金属元素、シリコンです。

図を見ると、ソース (電流が入る) とドレイン (電流が出る) の 2 つの端子が負に帯電していることがわかります。これらは、N 型シリコン (N は負の意味) で作られています。両方の端子は、ゲート端子に接続された、正電荷のシリコンウェルの上にあります。このウェルシリコンは P 型シリコン (P は正の意味) と呼ばれています。ゲート端子に電荷が印加されると、P 型シリコン中の電子がソース端子とドレイン端子の間の空間に引き込まれ、電子チャネルを形成します。そして、電子はソースからドレインへと流れます。この位置になると、トランジスターはオンになります。ゲート端子から電荷を除去すると、トランジスターはオフ状態に戻ります。

アクティビティーを試す: 非機械式スイッチによる実験。

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