電気の通り道とは？小3理科の「回路」を実際に組んで解説
小学3年生の理科で出てくる「電気の通り道」。
お子さんから「回路って何？」「どうしてスイッチを切ると明かりが消えるの？」と聞かれて、あらためて説明しようとすると意外と迷うこともあるのではないでしょうか。
乾電池の＋極から、豆電球などを通って－極まで、導線で切れ目なくつながると「回路」ができます。回路ができると電気が通り、豆電球に明かりがつきます。
途中が1か所でも切れると回路は途切れ、電気は通りません。 この「切れ目なくつながっているか」が、電気の通り道を理解する基本です。
小学3年生の理科でも、乾電池と豆電球をつなぎ、明かりがつくつなぎ方とつかないつなぎ方を比べながら、「電気の通り道」や「回路」について学びます。
この記事では、学校で学ぶ基本を整理したうえで、実際に組んだ回路を使い、「つながっている状態」と「途中で切れている状態」を写真で見比べます。
電気の通り道とは？回路ができると電気が通る
「回路がつながっている状態」と「途中で切れている状態」を、まず図で見比べてみましょう。
ポイントは、乾電池から豆電球などを通って、再び乾電池まで電気の通り道がひと続きになっているかどうかです。
回路は「ぐるっと一つの輪」のようにつながる
乾電池と豆電球を使った基本的な回路では、乾電池、導線、豆電球、導線、乾電池というように、必要な部分がひと続きにつながっています。
乾電池の＋極から、豆電球などを通って－極まで、切れ目なくつながっている状態をイメージしてみてください。
「ぐるっと一つの輪のようにつながっている」と考えると、イメージしやすいでしょう。
途中が切れていると豆電球はつかない
回路の途中が1か所でも切れると、電気の通り道が途切れるため、豆電球はつきません。
導線が乾電池から外れていたり、途中の接続が切れていたりすると、回路はできません。
学校でも、「明かりがついたつなぎ方」と「つかなかったつなぎ方」を比べながら、何が違うのかを考えていきます。
お子さんが「豆電球がつかない」と迷ったときも、まずは「どこかで通り道が切れていないかな？」という見方をすると、回路を考えるきっかけになります。
豆電球がつくつなぎ方から回路を考えてみよう
小学3年生では、豆電球がつく・つかないという目に見える違いから、電気の通り道を考えていきます。
小学4年生では「電流の働き」を学び、電圧や抵抗などを扱って回路をより詳しく学ぶのは中学校です。
小学3年生では、まず「回路がつながると電気が通る」という基本を学びます。
まず押さえておきたいのは、次の違いです。
・回路がつながっている → 電気が通る → 豆電球がつく
・回路が途中で切れている → 電気が通らない → 豆電球がつかない
乾電池・導線・豆電球にはそれぞれ役割がある
基本的な回路では、それぞれの部品に役割があります。
・乾電池：電気を使うための電源
・導線：乾電池と豆電球などをつなぐ
・豆電球：回路ができて電気が通ると明かりがつく
ただし、部品がそろっているだけでは明かりはつきません。
大切なのは、必要な部品が回路としてきちんとつながっていることです。
「乾電池も豆電球もあるのに、なぜつかないの？」という疑問も、「回路がつながっているか」という視点で考えると整理しやすくなります。
スイッチは電気の通り道をつないだり切ったりする
スイッチは、回路をつないだ状態と、途中で切れた状態に切り替えるための部品です。
スイッチをONにすると回路がつながり、OFFにすると回路の途中が切れます。
・スイッチON → 回路がつながっている
・スイッチOFF → 回路が途中で切れている
「スイッチを切るとなぜ明かりが消えるの？」と聞かれたら、「スイッチが電気の通り道を途中で切っているから」と考えると、小学3年生で学ぶ「回路」と結びつけて説明できます。
実際の回路で「つながる・切れる」を見比べてみました
ここまで説明した「回路がつながっている」「回路が途中で切れている」という状態を、実物でも見比べてみます。
筆者が実際に電脳サーキット®100を使い、同じ基本回路の状態を変えて確認しました。
電脳サーキット®100は、スナップ式のパーツを組み合わせて電子回路を作る当サイト取扱商品です。
ここで確認したいのは商品そのものではなく、「回路がつながっている状態」と「回路が切れている状態」の違いです。
① 回路をつないでスイッチをONにする
回路をつなぎ、スイッチをONにするとランプが点灯しました。
電源、ランプ、スイッチなどがひと続きにつながり、回路ができている状態です。
② 回路はそのままでスイッチをOFFにする
次は、部品の配置を変えず、スイッチだけをOFFにしました。
ランプは消えています。
部品はすべて残っていますが、スイッチの部分で電気の通り道が切れている状態です。
③ スイッチを回路から外してみる
今度はスイッチのパーツそのものを回路から外しました。
ランプは点灯していません。
ランプや電源が残っていても、途中で通り道が切れていれば回路はできません。
3つを比べると、回路のつながりとランプの変化がわかる
| 状態 | 回路の状態 | ランプ |
|---|---|---|
| スイッチON | つながっている | 点灯 |
| スイッチOFF | スイッチ部分で切れている | 消灯 |
| スイッチを外す | 途中で切れている | 消灯 |
スイッチをOFFにするとランプが消え、スイッチを回路から外してもランプはつきません。
ここで大切なのは、ランプが消えた理由を「電気の通り道が途中で切れたから」と、回路のつながりと結びつけて理解することです。
実物の回路なら、スイッチをON・OFFしたり、部品を外したりしながら、回路がつながっているときと切れているときで、ランプがどう変わるのかを自分で確かめられます。
文章だけではイメージしにくい「電気の通り道」も、実際に操作して見比べることで、回路のつながりとランプの変化を結びつけて考えられます。
回路の基本が分かったら、次は身近なものへ学びを広げてみよう
回路のつながり方が分かったら、次は小学3年生の理科でも学ぶ「電気を通すもの・通さないもの」を調べてみましょう。
回路の途中に身近なものをつなぐと、それが電気を通すかどうかを確かめることができます。
たとえば、10円玉やアルミホイル、消しゴムなど。「これは通りそう」「これはどうかな？」と予想してから試してみると、回路で確かめる楽しさから、身近なものの性質にも興味を広げるきっかけになります。
この実験については、こちらの記事で準備方法や記録の仕方まで詳しく紹介しています。
家で電気の通り道を確かめるときの注意
家庭で回路を確かめるときは、乾電池を使った学校教材や子ども向け教材などを、説明書に従って使いましょう。
乾電池の＋極と－極を導線だけで直接つながない
乾電池の＋極と－極を、豆電球などを間に入れず導線だけで直接つなぐと「ショート（短絡）」という状態になります。
ショートすると大きな電流が流れ、電池の発熱・液漏れ・破裂・発火などにつながるおそれがあります。
小学3年生の理科でも、乾電池の二つの極を導線で直接つながないよう、安全に配慮することが示されています。
「ショートするとどうなるのかな？」と、実際に試すことは避けてください。
乾電池を2本以上使う教材では、説明書を確認し、同じ種類・銘柄の新しい電池を使って、＋極と－極の向きを正しく入れましょう。
参考：文部科学省「小学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編」
参考：一般社団法人 電池工業会「一次電池の安全で正しい使い方」
家庭用コンセントを使って確かめない
家庭で電気の実験をするときは、子ども向けの教材や実験キットなど、用途に合ったものを使いましょう。
壁のコンセントや家庭の電気配線を使って、「電気が通るか」を確かめる実験はしないでください。
感電ややけどなどの事故につながるおそれがあります。
子どもが実験するときは、教材の対象年齢や説明書を確認し、必要に応じて保護者が見守りましょう。
まとめ｜「切れ目なくつながっているか」が回路の基本
小学3年生で学ぶ「電気の通り道」では、まず回路のつながり方を理解することが基本です。
乾電池の＋極と－極が、導線や豆電球などを通して切れ目なくつながると回路ができ、電気が通ります。途中が切れていると電気は通りません。
この基本が分かると、「どうして豆電球がつくの？」「スイッチを切るとなぜ消えるの？」という疑問も、「電気の通り道がつながっているか」という視点から考えられます。
お子さんと一緒に回路を見るときは、答えを先に教えるだけでなく、
「今はどこまでつながっているかな？」
「スイッチをOFFにすると、どこで通り道が切れるかな？」
と実物を見比べてみるのもよいでしょう。
「回路」という言葉と、実際のつながった状態・切れた状態を結びつけて考えるきっかけになります。
◆電気についてもっと知りたくなったら
理解した内容をクイズで確認してみましょう⇒小学生向け 電気クイズ｜親子で楽しむ やさしい一問一答
いろいろな回路を実際に組んでみたい場合はこちら⇒電気回路・電子回路の実験キットおすすめ5選｜初心者向けの選び方
※本記事で実物確認に使用した「電脳サーキット®100」は、当サイト「知育玩具名品館」の取扱商品です。
