接点

一般小学生

まとめ

熱膨張バイメタルサーモスタット電磁石電気回路

解説

金属は熱を加えると原子の熱運動が激しくなり、体積が増加する「熱膨張」という性質を持っています。この膨張する割合膨張率)は金属の種類によって固有の値を持ち、一般にアルミニウム、銅、鉄の順に大きくなります。

この性質を応用したのが「バイメタル」です。膨張率の大きい金属と小さい金属を接合して加熱すると、膨張率の大きい方がより長く伸びようとするため、膨張率の小さい金属側へ向かって湾曲します。この原理は電気コタツなどの温度制御(サーモスタット)に広く用いられています。温度が上昇するとバイメタルが曲がって接点が離れ、電流が遮断されます。温度が下がると元の形状に戻り、接点が再び接触して通電が再開されることで、一定の温度を保つことができます。

コラム

接点の切り替えは、電磁石を用いた装置でも重要な役割を果たします。ブザーの場合、電流が流れて電磁石が磁力を持つと、鉄片を引き寄せます。このとき接点が離れて電流が遮断されるため、磁力が消えて鉄片が元に戻り、再び接点が触れて電流が流れます。この高速な繰り返しが振動となり、音が発生します。

また、モーターにおいても、回転に合わせて電流の向きを変えるために接点の切り替え(整流子ブラシ)が行われています。このように、接点は単なる接続点ではなく、エネルギーの制御や変換を行うための重要な機構です。

小学生のみなさんへ

「接点(せってん)」とは、電気の通り道をつなげたり、切りはなしたりする「スイッチ」のような場所のことです。電気が流れるためには、道がつながっている必要がありますが、この接点がはなれると電気は止まります。

この仕組みは、いろいろなところで使われています。たとえば、電気コタツです。コタツの中には、熱くなると曲がる特別な金属(バイメタル)が入っています。温度が上がりすぎると、この金属が曲がって接点をはなすので、電気が自動で止まるようになっています。冷えるとまた元にもどって接点がくっつき、電気が流れます。

また、理科の実験で使う「ブザー」も接点を利用しています。電磁石でんじしゃくの力で接点をつけたり、はなしたりを高速でくり返すことで、あの「ジリリリ」という音(振動しんどう)を作っているのです。

ルラスタコラム

金属は熱くなると少しだけ大きくなる性質があります。これを「熱膨張ねつぼうちょう」といいます。電車のレールのつなぎ目にすき間があるのは、夏にレールがのびて曲がってしまうのを防ぐためなんですよ。

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