電気・電子 Electronics
回路、半導体、信号と論理。電流と電圧を測定して電子回路の原理を確かめましょう。
30個の実験
時間は解説を読んで6段階の実験を進める目安です。学習のペースによって異なります。
キルヒホッフの法則
2つの電源が合流する分岐点で、電流の向きと大きさを測りましょう。閉路の電圧を足してエネルギー保存も確かめます。
分圧と可変抵抗
可変抵抗の位置で出力電圧を調整しましょう。負荷を接続すると電圧が変わる理由を調べます。
電池の内部抵抗
負荷を変えて端子電圧と電流を測り、内部抵抗を求めましょう。
ホイートストンブリッジ
可変抵抗を調整し、検流計の電流が0になる平衡条件を探しましょう。
導線の長さ・断面積・材質と抵抗
導線の長さと断面積を変えて抵抗を比べましょう。同じ形でも材質によって抵抗が異なります。
電力・ジュール熱とヒューズ
電流と加熱時間を変え、発熱とヒューズが切れる条件を比べましょう。
RC回路の充電と放電
抵抗とコンデンサの回路で、電圧がゆっくり変化する様子を観察しましょう。時定数に達したときの電圧を測ります。
平行板コンデンサ
極板と誘電体を変え、電池の接続・切断で電荷と電圧を比べましょう。
RL回路と自己誘導
コイル電流の遅れを観察し、抵抗とインダクタンスから時定数を測りましょう。
電磁石の強さ
巻き数、電流、鉄心による磁場の強さと極の向きを比べましょう。
直流モーター
整流子の役割と、逆起電力で回転速度が決まる過程を観察しましょう。
交流と実効値
交流と直流の平均発熱を比べて実効値を求めましょう。
オシロスコープ測定
時間軸と電圧軸を調整し、波形にカーソルを合わせましょう。間隔から周期と周波数を求めます。
RLC直列共振
周波数を変えて電流が最大になる点を探し、共振での位相を調べましょう。
変圧器
巻き数比による電圧・電流の変化と電力伝達を確かめましょう。
送電損失と高電圧送電
入力電力を一定にし、送電電圧と導線の太さによる損失を比べましょう。
ダイオードの電圧・電流特性
ダイオードと直列抵抗に電圧を加え、素子電圧と電流を記録しましょう。順方向と逆方向を比べます。
整流と平滑
半波・全波整流と、平滑コンデンサによるリップル低減を比べましょう。
LEDの色とプランク定数
LEDの色ごとに点灯する電圧を探して記録しましょう。周波数としきい電圧の傾きからプランク定数を推定します。
トランジスタスイッチ
小さなベース電流で負荷を制御し、遮断・活性・飽和を区別しましょう。
トランジスタ増幅器
バイアスと入力振幅を変え、反転増幅とクリッピングを観察しましょう。
光センサーと自動街灯
周囲の明るさと基準抵抗を調整し、暗くなると点灯する街灯を作りましょう。
サーミスタ温度計
温度と抵抗の校正曲線を作り、測定電圧から温度を逆算しましょう。
演算増幅器
抵抗比で利得を決め、出力が電源上限で切り取られる条件を探しましょう。
RCフィルターと周波数応答
周波数応答と入出力波形で、ローパスとハイパスの違いを調べましょう。
論理ゲート
入力を切り替えて論理ゲートの出力を記録しましょう。NANDの配線を変えてAND・OR・NOTを作ります。
2進加算器
半加算器と全加算器をつなぎ、4ビットの加算と桁上がりを確かめましょう。
フリップフロップとカウンター
ラッチの記憶、立ち上がりで動くフリップフロップ、4ビットカウンターの循環を比べましょう。
ADCの標本化と量子化
標本化と量子化の誤差を分け、遅い標本化で別の周波数が見えるか確かめましょう。
PWMの明るさ・速度制御
デューティ比と周波数を変え、パルス、平均電圧、負荷応答を比べましょう。