2

基 本 問 題

　 　次の問いに答えなさい。□⑴　発光ダイオードのことを，アルファベット 3 文字で何といいますか。□⑵　発光ダイオードについて，正しく説明しているものはどれですか。ア～エからすべて選び，記

号で答えなさい。ア　赤色に光るものしか開発されていない。　　イ　豆電球よりも小さな電力で光る。ウ　＋極から電流が流れないと光らない。　　　エ　足の短い方が＋極である。

□⑶　〔図１〕のように，発光ダイオードA～Eを電源装そう

置ち

に接続しました。A～Eのうち，光ったものはどれですか。すべて選び，記号で答えなさい。

□⑷　手回し発電機についての説明として，まちがっているものはどれですか。ア～エから1つ選び，記号で答えなさい。ア　モーターを回転させて電気をつくる。イ　ハンドルを速く回すと，電流が大きくなる。ウ　ハンドルは，右に回さなければならない。エ　ハンドルを回す手ごたえは，電流が大きいほど強い。

□⑸　〔図２〕のように，手回し発電機どうしをつなぎ，片かた

方ほう

の発電機のハンドルを回しました。もう片方の発電機のハンドルはどうなりますか。

□⑹　〔図３〕の部品を使うと，電気を一時的にためることができます。この部品を何といいますか。

□⑺　次の文は，〔図３〕の部品について述べたものです。①，②にあてはまるものを，＋，－から選びなさい。

　　　〔図３〕の部品を乾かん

電池とつないで電気をためるときは，乾電池の＋極と〔図３〕の部品の（　①　）端

たん

子し

をつなぐようにする。また，電気のたまった〔図３〕の部品を電気器具とつなぐと，〔図３〕の部品の（　②　）端子から電流が流れる。

□⑻　〔図３〕の部品を手回し発電機とつなぎ，手回し発電機のハンドルを一定の速さで回して電気をためました。電気をためていく間，ハンドルを回す手ごたえの強さはどのように変化しましたか。簡かん

単たん

に答えなさい。□⑼　同じだけ電気のたまった〔図３〕の部品に，発光ダイオードと豆電球を別々につなぎました。光っ

ていた時間が長かったのは，発光ダイオードと豆電球のどちらですか。

1

〔図１〕A

B C

D E

〔図２〕

〔図３〕

⑸ ⑹ ⑺ ① ②

⑻ ⑼

⑴ ⑵ ⑶ ⑷

☆ 発光ダイオード・発電機・コンデンサー第 回

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第☆回　発光ダイオード・発電機・コンデンサー

3

第☆回　発光ダイオード・発電機・コンデンサー

3

練 習 問 題　 　手回し発電機，豆電球，発光ダイオードを用いて，次の〔実験１〕，〔実験２〕を行いました。これ

について，あとの問いに答えなさい。〔実験１〕　〔図１〕のような手回し発電機，豆電球，発光ダイオードを用意した。AとC，BとDを

つなぎ，発電機のハンドルを右に回すと，豆電球が光った。また，AとE，BとFをつなぎ，発電機のハンドルを右に回すと，発光ダイオードが光った。

〔実験２〕　同じ種類の豆電球をいくつか用意し，〔図２〕の①～③のように手回し発電機とつないだ。発電機のハンドルを同じ速さで回して，豆電球の明るさやハンドルの手ごたえを調べた。

□⑴　〔実験１〕で，端子のつなぎ方や発電機のハンドルの回し方を次のア～エのようにしたとき，光るものはどれですか。すべて選び，記号で答えなさい。ア　AとD，BとCをつなぎ，右に回す。 イ　AとD，BとCをつなぎ，左に回す。ウ　AとF，BとEをつなぎ，右に回す。 エ　AとF，BとEをつなぎ，左に回す。

□⑵　〔実験１〕で，発電機のハンドルを回す手ごたえが強かったのは，豆電球，発光ダイオードのどちらを光らせているときですか。

□⑶　〔実験２〕の①と②で，発電機のハンドルを同じ速さで回したとき，豆電球は①の方が明るくなりました。①と②の明るさを同じにするためには，②のハンドルをどのように回せばよいですか。簡単に答えなさい。

□⑷　〔実験２〕の①と③で，発電機のハンドルを同じ速さで回したとき，豆電球は同じ明るさになりました。このとき，ハンドルを回す手ごたえの強さはどうなっていましたか。ア～ウから 1 つ選び，記号で答えなさい。ア　①の方が強かった。　　イ　③の方が強かった。　　ウ　同じくらいの強さだった。

□⑸　〔実験２〕の③で，発電機のハンドルを一定の速さで回しているときに，一方の豆電球をソケットから外しました。このとき，もう一方の豆電球の明るさとハンドルを回す手ごたえの強さはどのように変わりましたか。簡単に答えなさい。

11

手回し発電機 豆電球 発光ダイオード

A

B FC D E

〔図１〕

発電機の＋極へ

発電機の－極へ

発電機の＋極へ

発電機の－極へ

①

発電機の＋極へ

発電機の－極へ

② ③〔図２〕

⑴ ⑵ ⑶ ⑷

⑸

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4

　 　〔図１〕のような，4 個の端子がある中の見えない箱があります。この箱の中には，端子と端子の間 2 か所に電圧1.5Vの乾電池が 1 個ずつつながれています。この箱の端子に〔図２〕のような豆電球，発光ダイオードをつないだところ，〔表〕の結果が得られました。これについて，あとの問いに答えなさい。ただし，用いた発光ダイオードは，3.0Vの電圧を加えないと光らないものとします。

□⑴　結果の〔表〕には空くう

欄らん

があります。書かれている部分から判断して，空欄をすべてうめなさい。

□⑵　箱の中には，乾電池がどのようにつながれていますか。乾電池を表す電気用図記号を用いて，〔図３〕にかき入れなさい。

　 　右の図のように，手回し発電機，コンデンサー，プロペラつきモーターをつなぎました。発電機のハンドルを一定の速さで回したり，ハンドルを止めたりして，プロペラの回り方を調べました。これについて，次の問いに答えなさい。

□⑴　コンデンサーは，どのようなはたらきをする部品ですか。簡単に答えなさい。□⑵　発電機のハンドルを一定の速さで回すと，プロペラは右に回りました。このままハンドルを回

し続けると，プロペラの回る速さはどのようになりますか。ア～ウから 1 つ選び，記号で答えなさい。ア　しだいにおそくなる。　　イ　しだいに速くなる。　　ウ　回る速さは変わらない。

□⑶　発電機のハンドルをしばらく回したあと，ハンドルを手に持ったまま止めました。すると，プロペラは少し止まったあと，今度は左に回り始めました。プロペラが左に回ったのはなぜですか。簡単に答えなさい。

A B

D

〔図１〕

C

22

豆電球 発光ダイオード

④① ② ③

〔図２〕

①とつないだ端子

②とつないだ端子

A

B

C

D

◎

○

×

○

× ×

A B C D

③とつないだ端子

④とつないだ端子

A

B

C

D

○

×

×

×

× ×

A B C D

〔表〕

◎：明るく光った。○：光った。×：光らなかった。

A B

DC

〔図３〕

⑴ 〔表〕に記入 ⑵ 〔図３〕に記入

33

手回し発電機

＋極

－極 －端子

コンデンサー

プロペラつきモーター

＋端子

⑴ ⑵

⑶

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第☆回　発光ダイオード・発電機・コンデンサー

5

　 　赤色の発光ダイオードを電源装置に接続し，発光ダイオードにかかる電圧を変化させて，発光ダイオードに流れる電流の大きさを調べました。さらに，青色の発光ダイオードについても同様に調べました。〔図１〕，〔図２〕は，その結果を表したグラフです。これについて，あとの問いに答えなさい。

□⑴　発光ダイオードにかかる電圧と流れる電流の大きさを測定できる回路になるように，解答欄の図に電圧計，電流計，導線をかき加え，回路図を完成させなさい。

□⑵　〔図１〕，〔図２〕から考えられることとして，正しいものはどれですか。ア～エから１つ選び，記号で答えなさい。ア　赤色と青色の発光ダイオードでは，光らせるのに必要な電圧がちがう。イ　発光ダイオードにかかる電圧と流れる電流の大きさには，比例の関係がある。ウ　発光ダイオードは，光るときに流れる電流の大きさが豆電球よりも小さい。エ　0.5Vの電圧をかけたときより1.0Vの電圧をかけたときの方が，発光ダイオードは明るい。

□⑶　電圧1.5Vの乾電池をいくつか用意し，赤色と青色の発光ダイオードと接続しました。発光ダイオードが光る回路はどれですか。ア～オからすべて選び，記号で答えなさい。ただし，ア～ウの回路の発光ダイオードは赤色，エ，オの回路の発光ダイオードは青色です。

□⑷　⑶で光っている発光ダイオードをさわったところ，あたたかくありませんでした。このように発光ダイオードには，光っても熱くなりにくいという特

とく

徴ちょう

があります。新型の信号機には発光ダイオードが用いられていますが，北海道や日本海側の地方では，発光ダイオードが熱くなりにくいことが原因で問題が起こっています。どのような問題だと考えられますか。簡単に答えなさい。

1

赤色の発光ダイオードの結果

電流〔　

〕

0.00.5 1.0 1.5 2.02.53.03.5電圧〔V〕

青色の発光ダイオードの結果

電圧〔V〕

〔図１〕 〔図２〕

mA

6050403020１00

電流〔　

〕

0.00.5 1.0 1.5 2.02.53.03.5

mA

6050403020１00

ア （赤色） イ （赤色） ウ （赤色） エ （青色） オ （青色）

⑴

⑵ ⑶

⑷

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6

　　⑴　LED ⑵　イ，ウ⑶　A，B，E ⑷　ウ⑸　回る。 ⑹　コンデンサー⑺　①　＋　②　＋⑻　だんだん軽くなった。⑼　発光ダイオード

解　説　　⑵　ア：赤色，黄緑色，青色など，さまざまな

色の発光ダイオードがあります。エ：足の長い方が＋極，足の短い方が－極です。

⑶　発光ダイオードは，電流を＋極から－極の向きにしか流しません。そのため，

〔図１〕の回路では，右の図のように電流が流れます。

⑷　手回し発電機のハンドルはどちら向きにも回せますが，回す向きを反対にすると，電流の向きが反対になります。

⑸　右側の発電機でつくった電気が左側の発電機のモーターに流れるため，左側の発電機のハンドルが回ります。なお，左側の発電機のハンドルが回る速さは，右側の発電機のハンドルを回す速さよりもおそくなります。

⑺　コンデンサーと発光ダイオードをつなぐときは，コンデンサーの＋端子から電流が流れるため， コンデンサーの＋端子と発光ダイオードの＋極をつなぐようにします。

⑻　コンデンサーに電気がたまるにつれて，コンデンサーが＋端子から電流を流そうとするはたらきが強くなっていきます。手回し発電機とコンデンサーが反対向きに電流を流そうとするため， しだいに流れる電流が小さくなっていき，それにともなってハンドルを回す手ごたえは軽くなっていきます。

⑼　発光ダイオードは，光っているときに使う電気の量が豆電球よりも少ないため，発光ダイオードの方が長く光ります。

第☆回　発光ダイオード・発電機・コンデンサー

基本問題 （P.2）

1

1

　　⑴　ア，イ，エ　　　　　⑵　豆電球⑶　①より速く回す。　　⑷　イ⑸　豆電球の明るさは変わらず，手ごたえ

は軽くなった。　　⑴

⑵

　　⑴　電気をためるはたらき　　⑵　ア⑶　コンデンサーの＋端子から電流が流れ

たから。

解　説　　⑴　発電機のAと発光ダイオードの＋極（E）を

つなぎハンドルを右に回すと発光ダイオードが光ったことから，ハンドルを右に回すとAが＋極になることがわかります。ハンドルを回す向きを反対にすると電流の向きも反対になるため，ハンドルを左に回すとBが＋極になります。発光ダイオードは，＋極から電流が流れるようにつながないと光りません。

⑵　ハンドルを回す手ごたえは，回路に流れる電流が大きいほど強くなります。光っているときに流れる電流は発光ダイオードより豆電球の方が大きいため，豆電球の方が手ごたえが強くなります。

⑶　ハンドルを速く回すほど，発電機が電流を流そうとするはたらき（電圧）が大きくなり，電流も大きくなります。

⑷　③では並へい

列れつ

につながれた 2 個の豆電球が，①と同じ明るさで光っています。そのため，③の発電機は①よりも大きな電流をつくっています。

⑸　並列回路なので，片方の豆電球を外してももう片方の豆電球には影響ありません。回路に流れる電流が小さくなるので，ハンドルを回す手ごたえは軽くなります。

練習問題 （P.3〜4）

11

22 ①とつないだ端子②とつないだ端子

A

B

C

D

◎

○

×

◎

○

×

○

○

×

×

×

×

A B C D③とつないだ端子

④とつないだ端子

A

B

C

D

○

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

A B C D

A B

DC

33

11

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第☆回　発光ダイオード・発電機・コンデンサー

7

　　⑴　豆電球には＋極，－極の区別がないため，反対につないでも光り方は変わりません。光った豆電球の明るさが 2 種類あるのは，乾電池 1 個とつないだものと，直列つなぎの乾電池 2 個とつないだものがあるからです。　この発光ダイオードは3.0Vの電圧をかけないと光らないため，直列つなぎの乾電池 2 個とつながなくてはなりません。よって，光る可能性があるのは豆電球の表で◎の印がついているところですが，発光ダイオードは＋極と－極を反対につなぐと光らないため，③をBに，④をAにつないでも光りません。

⑵　まず，豆電球の表から考えます。片方をDにつなぐと，もう片方をどれにつないでも光らないことから，Dには乾電池がつながれていないことがわかります。また， ABの組み合わせのとき明るく光ることから，乾電池はAC間とBC間に 1 個ずつつながれていることがわかります。次に，発光ダイオードの表から，乾電池の向きを考えます。

　　⑴　コンデンサーは，電気を一時的にためることができる部品です。電気をためるときは，コンデンサーの＋端子に乾電池や手回し発電機の＋極を接続します。

⑵　コンデンサーに電気がたまるにつれて，ハンドルを回す手ごたえは軽くなり，回路に流れる電流は小さくなります。

⑶　ハンドルを止めると，コンデンサーの＋端子から電流が流れ始めます。この電流の向きは，手回し発電機がつくっていた電流の向きとは反対です。そのため，プロペラは反対に回るようになります。

22

33

　　⑴

⑵　ア　　⑶　ウ，エ⑷　信号機についた雪がとけないため，信

号の色が見にくくなる問題。

解　説　　⑴　測りたい部分に対して，電圧計は並列に，

電流計は直列に接続します。⑵　イ：どちらの発光ダイオードも，小さな電

圧では電流が流れず，ある電圧以上になると急に電流が大きくなっています。ウ：豆電球について調べていないため，比べることはできません。エ：0.5Vのときも1.0Vのときも，電流は流れていません。

⑶　発光ダイオード 1 個あたりにかかる電圧を求めて，光るかどうか判断します。ア　回路全体の電圧 1.5×1＝1.5（V）　　LED 1 個の電圧 1.5÷1＝1.5（V）　　　　　　　　　　　　　　→光らない。イ　回路全体の電圧 1.5×2＝3.0（V）　　LED 1 個の電圧 3.0÷2＝1.5（V）　　　　　　　　　　　　　　→光らない。ウ　回路全体の電圧 1.5×3＝4.5（V）　　LED 1 個の電圧 4.5÷2＝2.25（V）　　　　　　　　　　　　　　　　→光る。エ　回路全体の電圧 1.5×2＝3.0（V）　　LED 1 個の電圧 3.0÷1＝3.0（V）　　　　　　　　　　　　　　　　→光る。オ　回路全体の電圧 1.5×2＝3.0（V）　　LED 1 個の電圧 3.0÷2＝1.5（V）　　　　　　　　　　　　　　→光らない。

⑷　従じゅう

来らい

の信号機では，電球が光るときにたくさんの熱を出すため，雪がとけていました。しかし，発光ダイオードはあまり熱を出さないため，雪が信号機についたままになり，信号の色が見えなくなる問題が起こっています。これを解決するために，雪がつきにくい形の信号機に変えるなどの工

く

夫ふう

が行われ始めています。

チャレンジ （P.5）

1

V A

1

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