電子回路をつくってみよう!(小学生向け)

Created Date: 2016-07-09/ updated date: 2016-07-26
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    Summary
    2016年7月23日、北九州イノベーションギャラリーで実施するワークショップと同内容になります。
    光る金魚バッチの制作を通して、電気の基本的なことを学んでみましょう!

    Materials

      Tools

        Blueprints

          Making

          • 電気はものが動くためのエネルギー源

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            世の中には、テレビ・スマートフォン・スピーカーなど便利な機械がたくさんあります。中には緑色の"基板"がたくさん入っていますが、この上で電子部品と電線が繋がり、機械を動かしています。
            • 電気をとおす素材(導体)

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              電気を部品に流してあげれば回路はできあがります。なので「電気のとおり道」をつくってあげることが大切です。では電気のとおり道は何をつかってつくるのでしょうか?答えは電気を流すものです。では電気を流すものを次で紹介します。
              • 銅線(どうせん)

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                銅線(どうせん)をはじめとした電線(でんせん)は、金属(きんぞく)でできています。
                金属の中でも比較的安いのが銅なので銅線が身近な工作ではいちばん使用されています。

                銀は高いため小さいパーツで使用されることが多いです。

                金属の中でもアルミニウムは電気を通しにくいですが、かるいので送電線のような大距離の電線に使用されているそうです。
                Small           2016 07 23 8.52.15
              • 銅板(どうはん)

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                プラスチック素材の上に銅箔がはられた板(紙フェノール基板)でできています。

                銅なので電気をとおします。
                Small           2016 07 23 8.49.07
              • はんだ

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                電子部品を電線や基板とつなぎあわせるときに使います。高温になるはんだゴテで、はんだを溶かして、冷えたら固まるはんだの性質をつかってくっつけあわせます。金属の一種なので電気を通します。
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              • 導電糸(どうでんいと)

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                導電糸(どうでんいと)は電気を通す炭素繊維(たんそせんい)がよられた糸です。電気の通しやすさとしては、銅に劣る(抵抗値が高い)ためあまり製品の電子回路には使われない。
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              • 導電布(どうでんぬの)

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                作られ方は導電糸とほぼ一緒で、炭素繊維が混じって織られているため電気を通す。
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            • 電気を通さない素材(絶縁体)

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              電気を通しにくい・通さない素材を絶縁体(ぜつえんたい)といいます。
              • ゴム

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                代表的な素材はゴム
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              • ビニールテープ

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                はんだづけした電線やむき出しになった電線がショートしないようにビニルテープでコーティングすることがある。
            • 身の回りの素材(もの)で実験してみよう!

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              テスターという道具をつかって、身の回りの電気を通す素材を探してみよう!
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              • テスターの使い方

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                1. ダイヤルを1番のイラストのところにあわせます。
                2. 3番のように2本の赤と黒の線を、確認したいものの両端にあわせます。
                3. 電気がつながっている場合(導通=どうつう)、「ピー」っと音が鳴ります。
                Small           2016 07 23 7.56.39
            • LEDを光らせる回路をつくってみよう!

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              LED(電子部品)と電池をつなげて回路をつくってみよう!
              • 復習:豆電球を光らせるには?

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                電池を図のように豆電球につなぎます。
                光の量を増やしたいときは、電池を並べてつなげるとさらに明るく光ります。

                これは電池が2つ並ぶことで、豆電球に流れる電気が2倍になるからです。
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              • 単3電池でLEDを光らせよう

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                LEDを光らせるときは、電池のほかに"抵抗(ていこう)"を使います。
                これはLEDに大きい電気がかかって壊れてしまうのを防ぐためです。
                Small           2016 07 14 10.10.52
              • ボタン電池でLEDを光らせよう

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                ボタン電池のときもつなぎ方は一緒です。
                ちなみに、ボタン電池1つの電気は3V、単3電池1つの電気は1.5Vなのでボタン電池のほうが明るく光ります。
                Small           2016 07 14 10.51.49
              • 応用:回路図はこう書く!

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                こうした電子回路は回路図という特殊な記号で表します。
                LEDの回路を記号であらわすとこのようになります。
                Small           2016 07 14 10.10.42
              • やってはいけない回路の作り方

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                Thumb fablogo d1 01
                もっともやってはいけないのは、"ショート"です。
                ショートとは回路に抵抗が全くない状態のときに起こります。
                電気がそのまま電池に戻ってくるのを繰り返すと、電池が発熱して爆発します。

                写真はコンセントの口でショートが起きてしまった時の写真です。
                ショートだけはしないように気をつけよう!
                Small           2016 07 23 8.02.28
            • 導電糸で回路をつなげてみよう!

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              • "抵抗(ていこう)"を持つ導電糸

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                導電糸はもともと電気を通りにくくする"抵抗(ていこう)"をもっています。
                なので今回は抵抗を使わずにLEDと電池のみを糸でつなぎ、回路をつくります。
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              • テスターで抵抗(ていこう)をはかってみよう!

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                Thumb fablogo d1 01
                今度は1番のマークのところへ合わせます。
                3番のように測りたいものの両端におきます。

                銅線と導電糸の抵抗をはかってみましょう!
                Small           2016 07 23 8.54.36
              • 導電糸(どうでんいと)を使う前に、気をつけよう!

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                やってはいけない回路としてショートを紹介しましたが、導電糸を使うときは特にこのショートを起こしやすいです。
                図のように、余った導電糸が回路の上にまたがってしまうと、これだけでショートが起こります。

                抵抗がすこしあるので、爆発までとはいいませんが、電池が熱を持ちやけどするおそれがあります。もしショートさせてしまったら、まず電池を抜くようにしましょう。
                Small           2016 07 14 15.01.44
            • 導電糸で光るきんぎょバッジをつくろう!①

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              Thumb fablogo d1 01
              ここからが本題です!光るきんぎょバッジをつくります!
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              • 使用するもの

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                • 導電糸
                • フェルト(ポリエステル100%だと焦げにくくて良い)
                • シールフェルト
                • LED
                • ボタン電池
                • スナップボタン

                • ビーズ
                • 安全ピン
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            • 光るきんぎょバッジをつくってみよう!②

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              最初に電気をとおす糸、導電糸(どうでんいと)で回路をつくります。
              • 使うもの

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                前方後円墳のような形のデータをIllustratorで作り、レーザーカッターでカットしておきます。
                スナップボタン同士をパッチンすると円形になります。

                (ボタン電池の位置や回路を、ごく浅い彫刻でマークしているのでとっても縫いやすい!ちなみにビーズの位置は好みで変えても違和感がないように、ボタン電池の印よりも薄く彫刻するようパラメーターを調節しました)

                LEDの足は+と−が分かるように印を付け、丸ヤットコで輪っかにしておきます。
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              • はじめにスナップボタンを縫いつけよう!

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              • 今回はさっきの回路にスイッチをつけます

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                今回つくる金魚バッヂではスナップボタンがスイッチの代わりになります。
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              • ここでは回路はこのようになっています。

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                Thumb fablogo d1 01
                スイッチ:スナップボタン
                スナップボタンは電気を通すので、カチッとはめるとスイッチのONをしたときのようになります。

                電池ポケット:たたんで挟まれたところ
                ボタン電池は表と裏に+と-があります。おりたたむとちょうど挟まって、電池ケースになります。
                Small           2016 07 22 22.01.36
              • まずは回路をぬってみよう!

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                Thumb fablogo d1 01
                縫うのはこの3つところです。

                *保護者の方と一緒にぬってみましょう!
                Small           2016 07 14 15.53.48
              • 最初はここから縫っていきます

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                Thumb fablogo d1 01

                Small           2016 07 23 8.31.39
              • −(マイナス)側から縫っていきます

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                LEDの丸めた足から縫っていきます。

                本体フェルトの☆マークにLEDの足の輪っかを合わせ、裏側から導電糸を通していきます。
                2回くらい通すと安心です。
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              • 回路にビーズを縫い付けよう

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                LEDの足を縫ったら一度裏側へ針を刺し、ビーズを付けたい位置で表へ出てきます。
                ここではビーズの位置を薄くマークしているので、それに合わせて縫ってもいいです。

                ビーズのつける順番は自由なのですきなように並べてみよう!
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              • ビーズの端で裏側へ

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                針にビーズを通したら、ビーズの端ですぐに裏側へ針を通します。

                ビーズから離れすぎると糸が見えてしまうし、近すぎるとフェルトがヨレやすくなるので、なるべくビーズの直径で縫っていきます。
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              • くり返し

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                さっきの手順でビーズをいくつか縫い付けていきます。
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              • くり返し

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                縫い付けていきます。

                本体フェルトの下の半円にはみ出さないように注意してください。
                あとで貼る半月形のシールフェルトが、ビーズが邪魔で貼れなくなります。
                Small img 9704
              • ボタン電池に接触する部分を縫う

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                上半分が縫えたら、写真のようにボタン電池の触れる部分を縫います。

                ※ボタン電池の側面に導電糸が接触しないように、注意します。

                Small img 9706
              • 注意すること!

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                Thumb fablogo d1 01
                最後のビーズから必ず裏側に導電糸を通して電池の中心部のみに導電糸が触れるようにしましょう。

                赤い枠の範囲で、導電糸を表側に通してしまうと、電池の+と-のギリギリに触れてショートするおそれがあります!
                Small           2016 07 23 8.24.06
              • ボタン電池の触れる部分はふんわり縫う

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                写真のように余裕をもたせて縫います。
                強く引っ張るとフェルトの中に埋もれてしまって、LEDが光りにくくなってしまうので注意しましょう。

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              • 同じ場所を3回ほど縫う

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                ボタン電池との接触を安定させるため、電池に接触する場所を増やします。
                Small img 9708
              • 玉留め

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1

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              • 次はここです!

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                Thumb fablogo d1 01
                今度はLEDの+側からスナップボタンまでぬっていきます
                Small           2016 07 23 8.31.09
              • +(プラス)側も同じように縫います

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                縫い目の表に来る部分にビーズを通しながら、上半分だけ縫っていきます

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              • スナップボタンを縫う

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                最後のビーズを縫ったら、裏側からスナップボタンへ。
                こちらも2回くらい縫ってあげると安心。
                Small img 9713
              • こんな感じ〜

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1

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              • 最後は下のところです!

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                Thumb fablogo d1 01
                電池の+とスナップボタンのところまでを縫い付けます。
                Small           2016 07 23 8.31.49
              • スナップボタンと+側のボタン電池の触れる面をつなぐ

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                Thumb fablogo d1 01Thumb kigs rogo 1
                スナップボタン同士をパッチンするのでここまでが+側になります。
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              • これで回路は完成です!

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                Thumb fablogo d1 01
                イラストのようになったでしょうか?
                もう一度、ショートするのを予防するために、電池があたる場所の周囲に糸がでてないか確認しよう!

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              • 電池ポケットをつくろう!

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                Thumb fablogo d1 01
                電池を間に挟んで、ホチキスで左右を固定し、電池ポケットをつくります。

                コツ:電池が左右に動かないくらいにガッチリ止めたほうが回路が安定して、LEDが綺麗に光ります。
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            • 光るきんぎょバッジをつくろう!③

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              回路ができたら、今度はデコレーション!
              • 使うもの

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                シールフェルト
                ・金魚
                ・マル(裏に貼ります)
                ・半円(表に貼ります)
                ・ホシやマルなど(好きなところに貼ります)
                Small img 9687
              • 電池ポケットをカバー

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                電池ポケットの上に半円のシールフェルトを貼ります
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              • 金魚を泳がそう

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                その上から金魚を好きなところに貼りましょう
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              • 裏面をカバー

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                裏はマルのシールフェルトで全体的にカバーするように貼ります。
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              • ピンのとりつけ

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                Thumb fablogo d1 01
                安全ピンをシールフェルトでとりつけます。

              • 完成!

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                はやく終わった人は回路の抵抗や通電などをテスターでチェックしてみましょう
            • 使用中の注意

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              ・使わないときは電池ポケットから電池を出しておきましょう!

              • 光らないときの対処法

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                • 電池が熱をもっている!

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                  電池がショートしている可能性が高いです。
                  電池の+とーをまたがるように、導電糸のような電気を通すものが通っていないかチェックしよう!
                • 電池の向きが逆だった!

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