目で見てわかる！電気の知識！

中学理科の電気分野の基礎知識である電圧、電流などそれぞれの物理量が持つ意味を、言葉だけでなく、視覚的に理解し、中学生の電気分野の学習の抵抗を取り払うことが目的である。また、身の回りの電圧、電流、電力を紹介することで、１Aの危険性や、電気エネルギーの汎用性を理解してもらい、電気工学に興味を持ってもらう。

オームの法則のモデルを使用することで、オームの法則の復習や、電圧、電流、抵抗といった物理量が持つ意味を視覚的に理解することで、中学生の電気分野への学習の抵抗を取り払う効果が期待される。
電圧、電流の具体的な数値を紹介することで、生徒がイメージしている１A, 1Vと実際の１A, 1Vのギャップをなくすことが期待できる。また、電力が電気エネルギーであることを示し、電気エネルギーの利用例を示すことで、様々なエネルギーに変換されていることを理解してもらう。さらに、様々なエネルギーに変換されていることから電気工学は幅広い分野で活用できることを理解してもらう。

50分の授業を想定し、講義、デモンストレーションを交えて実施する。
(1) 生徒に電気分野に対する意識を確認(5分) スライド番号：P1～3
(2) 中学理科の電気分野の基礎知識を言葉で復習(5分) スライド番号：P4～9
(3) オームの法則のデモンストレーション(20分) スライド番号：P10～14
抵抗(釘の数)、電圧(台の高さ)を変化させたときに、電流(金属球の流れ)がそのように変化するか実演
(4) 身近なもの、現象の電圧、電流の具体的な数値の紹介(10分) スライド番号：P15～20
生徒がイメージしている１A, 1Vと実際の１A, 1Vのギャップを認識してもらう。
(5) 電力の復習と利用例の紹介+総括(10分) スライド番号：P21～26
電力は電気エネルギーであること、様々な分野に応用されていることを理解してもらう。

この講義プログラムは、オームの法則のモデルを用い、電気の物理量(電圧、電流、抵抗)を可視化することで、物理量が持つ意味をより分かりやすく説明することができる。また、このモデルは金属球を正電荷に見立てることで、電流が導線の断面を1秒間に通過する電荷量であることや、釘を打つ位置や密度を変えることで、抵抗R(₌ρ L/S)が抵抗率ρ、長さL、面積Sの3つで決まる物理量であることの説明が可能であり、拡張性の高さもアピールポイントである。

• 電気の基礎