JPS62984A - 発色抵抗器およびその利用法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、中学校理科「電流」教材の指導上の問題点
を解消して、生徒のこの教材に対する興味や関心を強く
持たせて学習意欲を高め、この単元の理解をより容易に
するため、１！流・電圧・抵抗の関係や回路の特徴を視
覚化して表す教材教具の開発に関するものである。

従来、「電流ノ教材の指導では、豆電球やニクロム線な
どを使用して実験観察・測定をしている。

しかし、これらの材料は柔軟性に乏しく、実験に使用す
るとき目的に応じて自由に設計・加工をすることが容易
でないし、線状であることからモデル化してもとらえに
くい。

さらに大きな問題として、電流の流れが目に見えないの
で、実験していることがはっきりせず。

理解が困難である。

この発明は （１）実験の目的により、必要とする抵抗の関係を、面
発熱素子を用いて自由に設計できるようにすることによ
り視覚化して表すとともに、より的確な実験の測定結果
を得ることができるようにする。

（２）目に見えない電流の流れ方を、液晶サーモグラフ
ィーを用いて視覚化して表し、抽象的な電流・電圧・抵
抗の関係をモデル化して表す実験法を開発すること。

（３）「電流」教材を、発色抵抗器を用いた実験法で、
より多くカバーできるシステムを開発する。

ことを目的としている。

第一実施例 この発明を図面に基づいて説明すると、第１　’ＩＩに
おいて、面発熱素子Ａを素子の面積固有抵抗と電極１と
２の長さａと電極間の距離すとの関係より全抵抗Ｒを求
めて目的に応じて設計し、引き出し線３と４をつける。

面発熱素子Ａの表面に熱効果型液晶（またはサーモペイ
ント）Ｂを平均に塗布し、両面をラミネートして保護す
る。

同じ物質の抵抗線なら全体の抵抗値は線の断面積と長さ
によって決定できるが１面の場合は素子の面積固有抵抗
が同じなら電極の長さａと電極間の距離すとの関係によ
り決定できる。

第二実施例 第２図のように、第１図の電極１，２をそれぞれある割
合に分割する。

電極１と２の分割されたそれぞれ一つの電極を電源に接
続すると１両電極の最短距離のところが先ず呈色する。

このことから、電流は二つの極の最短距離を流れること
が視覚化できる。

また、電極１−イを？ＩＥ源の一つの極に、電極２−二
と力を電源の他の極に接続すると、電極２−工と力の長
さの比で呈色の大きさが異なることが観察できる。

第三実施例 第３図のように、電極間の幅を変化させると、最も幅の
狭い部分力１ら呈色する。このことから幅の狭い部分は
電流密度（実際にはワット密度−以下同じ）が高いこと
が視覚化できる。

第四実施例 第４図のように１発色抵抗器を１幅がある一定の割合で
異なるような階段状にすると、Ｗ１電極の距離すが一定
で電極の長さａが異なる抵抗　−従って抵抗値が異なる
−　を直列につないだ状態になる。

引き出し線３，４を電源に接続すると、呈色は抵抗の最
も大きいＲａ　１　と次に大きいＲａ、との角のキの部
分が最初に呈色し１次にＲａ□４　Ｒａ　ＬとＲａｇ角
り一＋Ｒａ２．Ｒａｍの順になる。

これを分析すると、直列回路の特徴を生徒が発見的に理
解できるモデル化していることになる。

第五実施例 第５図のようにすると、発色抵抗器の電極２の分割され
た電極ケ・コ・すの電極間の距離が異なる部分ごとに、
電極の長さａが一定で電極間の距離すが異なる　−従っ
て抵抗値の異なる−　抵抗を並列に接続した状態になる
。

引き出し線３・４を電源に接続すると、抵抗値の最も小
さいＲｂ、→Ｒｂ、→Ｒｂ、の順に呈色する。

これを分析すると、並列回路の特徴を生徒が発見的に理
解できるモデル化していることになる。

第六実施例 第６図のように電極間の距離すを一定にして。

電極の長さａを変えた発色抵抗器を数個並べて回路を形
成する。

電極の長さａによって抵抗値は変化するので。

この場合の電極の長さａは、他の発色抵抗器との比較で
、その発色抵抗器の抵抗値の大小を視覚化していること
になる。

並列に接続して電源につなぐと、どの発色抵抗器も同時
に発色するから、どの発色抵抗器の電流密度（ワット密
度）も一定である。しかし、電極の長さが異なるから、
この場合は電極の長さａは。

他の発色抵抗器との比較で、その発色抵抗器に流れる電
流量の大小を視覚化していることになる。

同時に、並列回路は抵抗値の大小による分流回路である
ことなどの回路の特徴を視覚化していることになる。

同じものを、直列回路にすれば、直列回路と並列回路の
違いが視覚的に理解できる。

第七実施例 第７図のように、電極の長さａを一定にして。

電極間の距離すを変えた発色抵抗器を数個並べて回路を
形成する。

電極間の距離すによって抵抗値は変化するので、この場
合の電極の長さｂは、他の発色抵抗器との比較で、その
発色抵抗器の抵抗値の大小を視覚化していることになる
。

直列に接続して電源につなぐと、どの発色抵抗器も同時
に発色するから、どの発色抵抗器の電流密度も一定であ
る。しかし、電極間の距離すが異なるから、この場合の
電極間の距離すは、他の発色抵抗器との比較で電圧の高
さを比較していることになる。

同時に、直列回路は抵抗値の大小による分圧回路である
ことなど１回路の特徴を視覚化していることになる。

第八実施例 第８図のように、１！極の長さａと電極間の距離すを同
じ（正方形）にし、面積を変えた発色抵抗器を数個並べ
て回路を形成する。

ａ＝ｂの正方形の場合は、面積の大小に関係なく抵抗値
は面積固有抵抗βで一定である。

直列回路および並列回路にして電源につなぐと、どちら
も呈色順序は同じになる。

発明の効果 １　目に見えない電流の流れ方や電流密度（マット密度
）または電流量などが目に見える形で実験できるので非
常に興味をもって学習し。

発見的に理解できる。

２　抵抗やそこに流れる電流の大きさ、電圧の高さをｆ
ｆｉ極の長さａと電極間の距離すおよび面積との関係で
自由に設計し、二次元の形で視覚化できるので、実験の
ねらいに応じた実験・ｍ察ができる。

３　直列回路や並列回路における電流・電圧・抵抗の関
係など電流回路の特徴を視覚的に、モデル化して理解さ
せることができる。

４　定性的な視覚化された実験によって理解させること
ができるとともに、同じ実験装置を用いて精度の高い測
定値も得ることができやので、定、覗的な理解もできる
。

５　抽象的な電流・電圧・抵抗の関係を具体的なモデル
化して表すことができるから、オームの法則も、モデル
化したグラフの形で表すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・この発明の基本的な第一実施例を示す平面
図 第２図・・・この発明の第二実施例を示す平面図第３図
・・・この発明の第三実施例を示す平面図第４図・・・
この発明の第四実施例を示す平面図第５図・・・この発
明の第五実施例を示す平面図第６図・・・この発明の第
六実施例を示す並列回路の平面図 第７図・・・この発明の第七実施例を示す直列回路の平
面図 第８図・・・この発明の第八実施例を示す直列回路の平
面図 Ａ：面発熱素子 Ｂ：熱効果型マイクロカプセル化液晶 １ニ一方の電極　　　　２：他方の電極ア・イ・つ：分
離された１の電極 工・オ・カニ分離された２の電極 ａ：電極の長さ ａｌ　”　ａ＠　　’　ａ２　　：　？Ｉｔ極の長さａ
が異なる電極 ｂ＝電極間の距離 ｂｌ　・ｂ２　・ｂｌ　：電極間の距離すが異なる場合 ３：電極１の引き出し線 ４：電極２の引き出し線 ５：両面ラミネート Ｒ：ある抵抗値をもつ発色抵抗 Ｒａ１　・Ｒａ、　　・Ｒａ、：１！極の長さが異なる
ので抵抗値が異なるそれぞれの発色抵抗ａ１＜ａｔ　＜
ａｓ　　Ｉ　　Ｒａｌ　＞Ｒａｓ　＞Ｒａ、の関係 Ｒｈ、　　・Ｒｂ、　　・Ｒｈ、：電極間の距離が異な
るので抵抗値の異なるそれぞれの発色抵抗　ｂｉ　＜ｂ
、　＜ｂｌ　　ｅ　　Ｒｂｌ　＜Ｒｈ。 ＜　Ｒｂ　ａの関係 Ｓ：発色抵抗の面積 Ｓｌ・Ｓ、・Ｓ３　：面積の異なるそれぞれの発色抵抗
　ｓｔ　＜Ｓ、＜ｓｓ の関係 第４図 キ：Ｒａｌ　とＲａ、の発色抵抗の角の部分り：　Ｒａ
　１　とＲａ、の発色抵抗の角の部分第５図 ケ：分割された電ｆ＠２のＲｂ、の部分の電極 コニ分割された電極２のＲｂ、の部分の電極 カニ分割された電極２のＲｂ、の部分の電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　面発熱素子を用いて、両側に取り付けた電極の長さ
   ａと電極間の距離ｂとの関係により全抵抗Ｒを設計した
   素子の表面に、熱効果型液晶を塗布し、引き出し線をつ
   けてラミネートした発色抵抗器 ２　引き出し線の両端に電圧を加えると、素子に流れる
   電流のワット密度の大小によって塗布した液晶が発色す
   ることより、電流密度を視覚化した特許請求の範囲第１
   項記載の発色抵抗器 ３　相対する各電極が二つ以上に分離している特許請求
   の範囲第１項および第２項記載の発色抵抗器 ４　電極間の面発熱素子の幅が一定の特許請求範囲第１
   項および第２項記載の発色抵抗器 ５　電極間の面発熱素子の幅が異なる特許請求の範囲第
   １項および第２項記載の発色抵抗器６　電極間の距離ｂ
   を一定にし、電極の長さａを変化させた数個の発色抵抗
   器を、直列回路あるいは並列回路に組み合せて、回路の
   特徴を視覚化した発色抵抗器の利用方法 ７　電極の長さａを一定にし、電極間の距離ｂを変化さ
   せた数個の発色抵抗器を、直列回路あるいは並列回路に
   組み合せて、回路の特徴を視覚化した発色抵抗器の利用
   方法 ８　電極の長さａと電極間の距離ｂを一定（正方形）し
   た数個の発色抵抗器を、直列回路あるいは並列回路に組
   み合せて回路の特徴を視覚化した発色抵抗器の利用法