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電圧計の使い方~誰も教えてくれなかった?電圧計を使いこなす、2つの極意~

・電圧計のつなぎ方がわからない
・電圧計の目盛りが読めない

という悩みを解消します。
 こんにちは。頭文字(あたまもんじ)Dです。
 中学生に勉強を教えてかれこれ25年以上になります。その経験を活かして、「授業を聞いても理科がわからない人」を「なるほど、そういうことだったのか」と納得してもらおうとこの記事を書いています。
 今回は、中学2年生理科 電流分野から、「電圧計の使い方」について説明します。
 電圧計の使い方は、電流計に比べて少し簡単です。
 なぜかというと、
壊れにくい
からです。
 電流計はデリケートな機械なので、つなぎ方を間違える(並列につないでしまう)と壊れてしまいます。1台○万円が飛んでいってしまいます。
 それに対して、電圧計はつなぎ方を間違えても(直列につないでも)壊れません。
 だから、ちょっと安心して使うことができます。
 しかし、ちゃんとした使い方を知らないと、きちんと電圧を測ることができないので、あまくみないでしっかり覚えましょう。

1 電圧計のつなぎ方~極意は導線をはずさず、両端をパチリ~

 それでは、電圧計の使い方を説明します。
 教科書に書いてある、手順をおさらいしましょう。
①回路をつくり、電球が点灯することを確かめる。
②測定しようとする2点間に、電圧計を並列につなぐ。(ー端子は最初、300Vにつなぐ)
③つなぎ方が正しいことを確かめてからスイッチを入れ、指針の示す値を読み取る。
④指針がほとんど触れない場合は、―端子を15Vにつないで測定する。
⑤3V以下の場合は、3Vのー端子につないで測定する。

 続いて、写真で紹介していきます。
写真1

 最初に、直列回路を組み立てましょう。このとき、電圧計は使いません。横に置きましょう。
 最初に回路を組み立てておくのは必要なことです。電球が切れていたり、電池が弱っていたりします。そうすると、正確な値はでません。
 常によい状態で実験するようにしましょう。
写真2

 次に、電圧計をつけます。測定したい場所(この場合は、右側の電球)の両端につなぐと、並列つなぎになります。
 このとき、+とーを間違えないようにしましょう。赤が+です。
 このようにつなげていくと、間違えることはほとんどありません。
 電流計よりも、少ない手順でつなぐことができます。
 電圧計は持っていないけれど、実験をしてみたいという人には、こちらのサイトをお勧めします。
 PhETというコロラド大学で開発したものですが、非常によくできています。
https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_ja.html
 また、次のような問題も同じ手順で解くことができます。
問題1
次の図1・図2のアの電球の電圧を測定できるように、回路を完成させなさい。
図1

図2

【解答と解説】
図1
 最初に、直列回路を作ります。

 次に、アの電球の両端を電圧計につなぎます。このとき、+端子とー端子の位置に気をつけましょう。

図2
 最初に、並列回路を作ります。

 次に、アの電球の両端を電圧計につなぎます。このとき、+端子とー端子の位置に気をつけましょう。

2 電圧計の目盛りの読み方~極意は数字3つ~

 続いて、電圧計の目盛りの読み方を説明します。
 電圧計にはー端子が3つあるので、どの端子につないているかによって、目盛りの読み方が変わってきます。
 3パターンの目盛りが書いてある電流計がほとんどなので、昔よりは読みやすくなっていますが、注意するべきことは2つです。
・つないでいる―端子の目盛りを読んでいるかどうか
・一番小さい目盛りの、10分の1まで読み取る

実際に問題を解いてみましょう。
問題1 電圧計の指針(緑色の棒)が指す値を読み取りなさい。

①300Vのー端子につないだ時
②15Vの―端子につないだ時
③3Vの―端子につないだ時

【解答と解説】
①【解答】120V
【解説】300Vにつないでいるので、一番右の目盛りが300Vになります。
また、一番小さい目盛りは10Vなので、その10分の1まで読み取ります。
②【解答】6.00V
【解説】15Vにつないでいるので、一番右の目盛りが15Vになります。
また、一番小さい目盛りは0.5Vなので、その10分の1の位まで読み取ります。
③【解答】1.20V
【解説】3Vにつないでいるので、一番右の目盛りが3Vになります。
 また、一番小さい目盛りは0.1Vなので、その10分の1まで読み取ります。
 ここまで読んで、気づいたでしょうか?
答えは全て数字3ケタになっている
ことに。
 一番小さい目盛りの10分の1まで読み取るのは、理科の器具を使うときの約束で、電圧計を使うときも同じです。
 このことで混乱する中学生は多いのですが、電圧計の目盛りは決まっているので、
電圧計の目盛りを読むときは、数字を3つ書く
と覚えておけば、間違いありません。
 もう1問解いてみましょう。
問題2 電圧計の指針(緑色の棒)が指す値を読み取りなさい。

①300Vのー端子につないだ時
②15Vの―端子につないだ時
③3Vの―端子につないだ時

【解答と解説】
①【解答】230V
【解説】300Vにつないでいるので、一番右の目盛りが300Vになります。
 また、一番小さい目盛りは10Vなので、その10分の1まで読み取ります。
②【解答】11.5V
【解説】15Vにつないでいるので、一番右の目盛りが15Vになります。
 また、一番小さい目盛りは0.5Vなので、その10分の1まで読み取ります。
③【解答】2.30V
【解説】3Vにつないでいるので、一番右の目盛りが3Vになります。
 また、一番小さい目盛りは10分の1Vなので、その10分の1まで読み取ります。

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