テーマ · 16 個のゲーム

電気回路：電圧、電流、抵抗

電池は電荷を高い電位へ持ち上げ、電荷は回路を通って下りてきます。電圧はいつも2点のあいだで測ります：V = V_赤 − V_黒。

このテーマのゲーム

16 個のゲーム

今すぐプレイ · 102

電池タワー：電圧の足し算

直列の電池は電圧が足し合わされ、逆向きの電池は自分の電圧を引き、並列の電池は1本分の電圧になります。電池は運ぶ電荷1 C ごとに V J をあたえます：W = Q·V。積む、裏返す、並べる、ランプをつける、電池を数えよう。

電圧電池の直列

電池タワーをプレイ

直列の電池: V = V₁ + V₂ + …
電荷あたりのエネルギー: W = Q·V

今すぐプレイ · 103

電圧計さんぽ：2点のあいだの電圧

電圧計は、赤のプローブの電位から黒のプローブの電位を引いた値を示します：V = V_red − V_black。プローブを入れかえ、開いたスイッチとただの導線を試し、分岐点の電圧を求め、2つの電池を向かい合わせよう。

電圧電圧計の使い方

電圧計さんぽをプレイ

電圧計の読み: V = V_red − V_black
抵抗を下る: ΔV = I·R

今すぐプレイ · 104

電荷カウンター：電流は1秒あたりの電荷

電流は、導線の断面を1秒ごとに通る電荷です：I = Q ÷ t。1 A は1秒に 1 C、およそ 6 × 10¹⁸ 個の電子です。ゲートで電荷を数え、分や時間を秒になおし、ゆっくりした電流の時間をはかろう。

電流電荷と時間

電荷カウンターをプレイ

電流とは: I = Q ÷ t
1 アンペア: 1 A = 1 C/s

今すぐプレイ · 105

カタツムリ電子：ゆっくりドリフト、速い信号

電子は秒速およそ100万メートルでふるえていますが、導線の中をカタツムリのように進みます：銅に 1 A 流すとき、I = n·e·A·v_d から1秒に 0.1 mm にも届きません。それでもランプがすぐつくのは、信号が導線を 2 × 10⁸ m/s で伝わるからです。

電流ドリフト速度

カタツムリ電子をプレイ

ドリフトと電流: I = n·e·A·v_d
信号: v ≈ 2 × 10⁸ m/s

今すぐプレイ · 106

針金のばし：長さと太さで抵抗が決まる

導線の抵抗は長さに比例して大きくなり、断面積に反比例して小さくなります：R = ρ·L ÷ A。長さ2倍で R は2倍、直径2倍で4分の1、長さ2倍まで引きのばすと4倍です。くり出し、引きのばし、ちょうどよい長さのコイルを切ろう。

抵抗抵抗率

針金のばしをプレイ

導線の抵抗: R = ρ·L ÷ A
丸い導線: A = π·d² ÷ 4

今すぐプレイ · 107

熱いフィラメント：温度が上がると抵抗も上がる

金属は熱くなるほど抵抗が大きくなります：R = R₀·(1 + α·(T − T₀))。2500 °C のフィラメントは冷たいときの12倍の抵抗をもつので、電球はつけた瞬間に大きな電流が流れ、白金線は温度計になります。熱して、光らせて、温度を読もう。

抵抗温度

熱いフィラメントをプレイ

熱いときの抵抗: R = R₀·(1 + α·ΔT)
白金センサー: R = 100 Ω·(1 + 0.00385·T)

今すぐプレイ · 108

オームの実験室：電流・電圧・抵抗

一定の抵抗では、電流は電圧に比例します：V = I·R。I–V グラフでは原点を通る直線です。2つの量から残りの電流、抵抗、電圧を求め、直線を読み、LED を 20 mA に保つ抵抗を選ぼう。

オームの法則I–V グラフ

オームの実験室をプレイ

オームの法則: V = I·R
変形すると: I = V ÷ R, R = V ÷ I

今すぐプレイ · 109

ヒューズ試験：オームの法則の限界

ここではすべての電流が I = V ÷ R で決まり、ヒューズは電流が定格に達した瞬間に溶けます。電気ケトルの電流、ヒューズが耐えられる最小の抵抗、ヒューズが人を守らない理由、抵抗が耐えられる最大の電圧、ショートの巨大な電流を求めよう。

オームの法則ヒューズ

ヒューズ試験をプレイ

電流: I = V ÷ R
ヒューズが溶けるとき: I ≥ I_fuse

今すぐプレイ · 110

電球の列：すべての電球に道は1本

直列回路では道は1本だけなので、どの電球にも同じ電流が流れ、抵抗は足し合わされます：R = R₁ + R₂ + …。電流、合成抵抗、1個の電球にかかる電圧、4個目の電球で全部が暗くなる理由、家庭の電源に必要な飾り電球の数を求めよう。

直列回路電圧の分かれ方

電球の列をプレイ

抵抗は足し算: R = R₁ + R₂ + …
電流はどこも同じ: I₁ = I₂ = I₃

今すぐプレイ · 111

電圧の分割：電源を分け合う

直列の2つの抵抗は、抵抗の比で電源の電圧を分けます：V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂)。出力電圧を求め、5 V の分圧回路を設計し、光センサーとサーミスタを読み、3つの抵抗の列の途中の電圧を求めよう。

分圧回路センサー

電圧の分割をプレイ

出力: V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂)
比例して分かれる: V₁ ÷ V₂ = R₁ ÷ R₂

今すぐプレイ · 112

家の配線：どの枝にも電源の電圧すべて

並列の枝はどれも電源の電圧すべてを受けます。電流は足し合わされ、合成抵抗は小さくなります：1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …。合成抵抗と全体の電流を求め、電球を1つ外してもほかが点いたままの理由を確かめ、抵抗を選び、ブレーカーが許す電球の数を数えよう。

並列回路家庭の配線

家の配線をプレイ

抵抗: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
全体の電流: I = I₁ + I₂ + …

今すぐプレイ · 113

電流の分岐：入った分だけ出ていく

分岐点で電流が使われてなくなることはありません。入った分だけ出ていきます：I = I₁ + I₂ + …。並列の枝は同じ電圧を共有するので、抵抗の小さい枝ほど大きな電流が流れます。足りない電流を求め、電流を分け、枝の電流を足し、新しい枝が前の枝を変えない理由を確かめ、分流器を設計しよう。

キルヒホッフの電流則電流の分かれ方

電流の分岐をプレイ

分岐点では: I_in = I_out
電圧は同じ: I₁·R₁ = I₂·R₂

今すぐプレイ · 114

電球の明るさ：表示ではなく電力で決まる

電力は、電球が電気エネルギーを光と熱に変える速さです：P = V·I = I²·R = V² ÷ R。定格が決めるのは抵抗だけです。電力、電球の抵抗、直列の2個の電球の電力、100 W と並べると 60 W が勝つ理由、半分の電圧のときの電力を求めよう。

電力定格

電球の明るさをプレイ

電力: P = V·I = I²·R = V² ÷ R
定格から: R = V² ÷ P

今すぐプレイ · 115

送電線：電線が高電圧で送られるわけ

同じ電力でも、低い電圧の大きな電流でも、高い電圧の小さな電流でも送れます。送電線の発熱は電流の2乗で増えます：P_loss = I²·R。2つの電圧での損失を求め、1%しか失わない送電線を設計し、送電線を熱し、家のヒーターを選ぼう。

電力送電線

送電線をプレイ

送電線の電流: I = P ÷ V
送電線の損失: P_loss = I²·R

今すぐプレイ · 116

電気ケトル競争：エネルギーは電力×時間

ケトルが送るエネルギーは電力×時間、E = P·t で、水が温まるには m·c·ΔT が必要です。予想した時間とケトルを競争させ、使うエネルギーを求め、熱が逃げると何が起きるかを見て、電力を選び、海外ではなぜ4倍の時間がかかるのかを確かめよう。

電気エネルギー水を温める

電気ケトル競争をプレイ

エネルギー: E = P·t
水を温める: E = m·c·ΔT

今すぐプレイ · 117

電力量計：キロワット時はエネルギー

電気料金のキロワット時は電力ではなくエネルギーです。1 kWを1 h、つまり3600 kJ。電灯のエネルギー、1か月の待機にかかる量、モバイルバッテリーのキロジュール、LEDが1000時間で節約する量、スマホのバッテリーにどれだけのエネルギーがあるかを求めよう。

電気エネルギーキロワット時

電力量計をプレイ

エネルギー: E (kWh) = P (kW) · t (h)
単位の換算: 1 kWh = 3600 kJ

ほかのテーマ

すべてのテーマ

11 個のゲーム