直列と並列

４年生の理科で「電池の働き」について学びました。回路を作らないと、モーターも電球も働かないことが分かり、直列つなぎと並列つなぎがあることが分かりました。

しかし、子供から
「先生、直列と並列があることが分かったけど、どう違うの？」
と質問がでました。
「ほら、検流計を見ると、はりが直列だと１．２だけど、並列だと乾電池１個と同じ０．８でしょ。」
と答えます。

すると、
「どうして、乾電池２個なのに、１つと同じなの？」
と質問されます。 口では、説明できますが、それではすぐに忘れるでしょうし、感覚的に分からないと思います。理科ですから、実験によって、直列と並列の違いを感じてほしいと思いました。 そこで、次回の理科までに考えて、次のような実験装置を作りました。

 
これが、電池の直列つなぎのモデルです。ペットボトル２つを縦につないで水を入れます。

これが、電池の並列つなぎのモデルです。ぺーっとボトル２つを横につなぎ、見えませんがこの２つをストローでつないで水が自由に行き来できるようになっています。

そして、どちらも同じ高さから、そこに開けた穴のストローから水を飛ばします。
「どっちのモデルが、水が遠くまで飛ぶと思う？」
と、聞きます。

子ども達は、迷わず、
「縦に長いほう！！」
と答えます。

実験を行います。子ども達の予想通り、やっぱり縦に積んだ方がよく水が飛びます。

しかし、子ども達がすぐにもっと大事な２つの違いに気づきます。

縦長に積んだ「直列モデル」は水位がぐんぐんと下がっていきます。それに比べて「並列モデル」の水位の変化はゆったりです。

「どっちが電池の直列つなぎなの？」
「縦に、長～いの！！」
「こっちの、横につないだのは、並列つなぎだね。」

「二つのつなぎ方の違いが分かった？？」
「うん、縦につなぐのと、横につなぐのだね。」
「直列は、強いけど、長持ちしないね。」
「うん、並列は、豆電球だと暗いと思ったけど、長持ちするいいところもあるんだね。」