電気回路

LEDを光らせて「回路」を理解する(電気回路の入口)

シリーズ:基礎シリーズ(電気回路)
この記事のねらい:実験シリーズに入る前に、「回路って何?」、「抵抗とは?」を言葉と感覚でつかむ。

はじめに(最初に伝えたいこと)

電気回路の勉強は、いきなり専門用語ばかりで、最初は混乱しやすいです。
そこで、この記事では、LEDを光らせる回路を例にして、

  • そもそも「回路」とは何か
  • LEDはなぜ向きがあるのか
  • 抵抗はなぜ必要なのか
    を、できるだけ、やさしい言葉で説明します。

※この記事は、「実験手順」ではありません。
実際にLEDを光らせる実験などは、実験シリーズで扱います。

先に結論(※ここは読み飛ばしてOKです。)

最初は、次の3つだけ覚えれば大丈夫です。

  1. 電気は「行って帰ってくる道」ができると流れる(=回路)
  2. LEDには「向き」がある(向きを間違えると光らない)
  3. LEDは電気が流れすぎると壊れやすいので、抵抗というものを使って流れを弱める(守る)

「流れを弱めるって何?」、「抵抗ってどういうもの?」となったら、ここから下を読めば大丈夫です。

1. 「回路」って何?

乾電池のプラスとマイナスを、導線(電気を通すための配線)で繋いでぐるっと1周することができる電気の通り道を回路と呼びます。
ここで大事なのは、通り道が途中で切れていないことです。

  • 通り道が繋がっている⇒電気が流れる
  • 道がどこかで途切れている⇒電気は流れない

この切れていない1周している状態を閉じた回路と言います。

2. LEDはなぜ光るのか?

LEDは、電気が流れると光る部品です。
LEDと聞くと、LEDライトを思い浮かべがちですが、電子工作で使うLEDは足が2本ある部品です。
このLEDは、2本の足を回路に繋ぐことによりLEDに電気が流れます。
そして、LEDの中で、電気のエネルギーが光のエネルギーに変わることで光ります。
※電球のように熱で光るのではなく、LEDは部品の中で光が出るように作られています。

3. LEDには向き(極性)がある

LEDの2本の足には、プラス側とマイナス側があり、向きを間違えると光りません。

  • 足が長い側:プラス側
  • 足が短い側:マイナス側

※製品によっては違う場合もありますが、最初はこの覚え方で十分です。

4. 電流(A)とは:電気がどれくらい流れるか

電気がどれくらい流れているかを表す量を電流といいます。
単位は、アンペア[A]です。
電流が大きいほど「たくさん流れている」、小さいほど「少しだけ流れている」と考えて問題ありません。
LEDは、電流が大きすぎると壊れやすいので、次の章で「電流を大きくしすぎない方法」を説明します。

5. なぜ抵抗が必要なのか?

LEDは電気が流れると光りますが、電流が大きすぎると壊れやすい部品です。
乾電池や電源のつなぎ方によっては、LEDにとって大きすぎる電流が流れてしまうことがあります。

そこで、電流が大きくなりすぎないように、回路の中に 抵抗という部品を入れます。

抵抗は、名前の通り「電気の流れにくさ」を作る部品で、これを入れると電流が流れにくくなります。
その結果、LEDに流れる電流を小さくでき、LEDを守れます。

6. 最小のつなぎ方(理解の確認だけ)

「回路」「向き」「抵抗の役割」を確認するための最小のつなぎ方です。

乾電池(+)→ 抵抗 → LED → 乾電池(-)

※写真付きの手順、ブレッドボードの指し方、テスターでの測定などは、実験シリーズで詳しく扱います。

まとめ

  • 回路=電気の通り道(途中で切れていないことが大事)
  • LEDには向き(極性)がある
  • 「流れる量」=電流(A)
  • 抵抗は電流を小さくしてLEDを守る

次に読む(おすすめの順)

  • 次回:ショートとは(壊さないための知識を身に付ける)
  • 次々回:電圧・電流・抵抗(LED回路で“言葉”を整理する)
  • 実験シリーズ:RA8M2マイコンLED点滅(配線図・設定・コード・結果・つまずき)

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