第８１回 （１１月２６日）送信と受信・・・風船電話、ｸﾘｽﾀﾙｲﾔﾎﾝ、部屋中
電磁誘導、ｹﾞﾙﾏﾗｼﾞｵ
さて、これは何でしょう。
コップに糸がついたもの・・・・糸電話だ。
糸電話はどうして相手に音が伝えられるんだろう。
生徒「糸が振動するから」
そう、糸が振動するからなんだね。糸が振動するために糸は引っ張ってなくて
は行けない、たるんでいると糸が振動しないからね。
この音が伝わる仕組みをまとめてみよう
１ コップが振動する
２ 糸が振動する
３ コップが振動する
では２番目の糸が振動するを他のものに変えたらどうだろう。
ここにペンシルバルーンを膨らませたものがある。
これをコップにつけると、同じように電話になるね。風船電話の出来上がり
だ。
この、音を伝える方法、普通、声を出すと四方八方に音が拡がるからあまり遠
くに音が伝わらない。
だから、糸の振動とか風船の振動とかで音を伝えることが出来る。しかし、音
も周りに拡がらないようにして伝えれば遠くへ飛ばせるんではないかな。
そこで考えられたのがこれ、聴診器、音が拡がらないようにチューブになって
いる。（生徒に聴診器を渡してみる）
さて、音が拡がらないようにそして遠くに伝えるにはどうしたらよいだろ
う。
ここにクリスタルイヤホンというのがある。イヤホンというと音を聞くための
ものだけど、今までの電話は受話器や送話器になったね。イヤホンも実はきく
だけでなくてマイクにもなるんだ。
クリスタルイヤホン（１個１８０円×２）＋ビニール線１０ｍ
クリスタルイヤホンの片方を送信機に片方を受信機にする。
聞こえるかな？
生徒「聞こえる！聞こえる！」
これはどういう仕組みだろう。こんな電線に音の振動がそのまま伝わっている
とは思わないよね。
そうなんだ。では、クリスタルって日本語で言うと何だろう。水晶だね。
水晶には特殊な性質があるんだ。
水晶は振動を与えると電気信号に変わる。
電気信号は導線を伝わる。
電気信号が水晶に当たると水晶は振動する。
そして、音として聞こえるという仕組みなんだ。
このように、音の信号を電気信号に変えるとさらに遠くへ音を伝えることが出
来る。
さて、実は、この実験室、授業の始まる前からクリスマスソングがかかってい
たと言うことに気がついているかな？？？
生徒はきょろきょろあたりを見渡す。しかし、暗幕で仕切られている実験室に
は何も見えない。
実は目に見えない音の信号を伝えているんだ。
実験室の後ろにあるこのアンプの電源を入れるとそばのスピーカーから曲がか
かる。
あれ、曲がかかったぞ。この曲はどこから発生しているんだろう？
このアンプには、コイルが巻いている（３０ｃｍ、３０巻きのビニール線）バ
ケツにつながっているね。
このバケツがあやしい、
動かしてみるとあれ聞こえなくなったね。
これはどうやらアンテナのようだ。と言うことはどこかに送信機があるかな？
暗幕を外すと同じようにコイルの巻いてあるバケツとアンプとＣＤプレーヤー
が見える。
これはどういうことだろう。
まず、これを考えるためにコイルに電流を流してみるとどうなるかな？
ここにエナメル線１４０回巻きの鉄釘がある。これを３Ｖの電池につなぐと
コイルが磁石になったね。
どうやら、コイルに電流を流すと磁石になる。
次に、コイルに磁石を近づけてみよう。今度はコイルに電流が流れたね。
コイルに磁石を通すと電流が流れる。（電磁誘導）
これが正体なんだ。
送信機ではＣＤプレーヤーの電気信号がコイルに入って磁界と呼ばれるものが
生じる。
これが受信機ではコイルに磁界が入って電気信号に変わって音に変わるという
仕組みなんだ。
だけど、音の電気信号が作る磁界は大きくないから放送局では音よりも高い周
波数に音の信号を乗っけておくっているんだ。
では、放送局から送られてくる電波から音声信号を取り出すにはどうしたらい
いだろう。
ここに、ゲルマラジオと呼ばれるものがある。これは電池の煎らないラジオな
んだけど、ここに使われているゲルマニウムダイオードというのが、電波から
音声信号を取り出す働きがあるんだ。これを検波というんだ。
では、ちょっとこのラジオを聴いてみよう。
みんながうるさくて聞こえないなあ・・・・・
（終わり）
授業が終わって
前回の授業で発光ダイオードの話をしました。今日はダイオードシリーズと言
うことでゲルマニウムダイオードの話をするのが目的でした。
しかし、ゲルマラジオはかすかにしか聞こえないのでうるさいこの部屋では聞
こえませんでした。
受信と送信は同じ構造なんだと言うことがちょっとつかめたかな？
第８２回 （１１月２７日）うそ発見器・・・高輝度発光ダイオードで電子
メロディー、半導体、トランジスタ
テーマ「うそ発見器の仕組み」
ここに、高輝度発光ダイオードと呼ばれるものがある。このダイオードには足
が２本あるけど、この足の違いは何だろう。
生徒「長さが違う」
そうだね。長さが違う。この長さが違うのは理由があるんだ。この長い方がプ
ラス、短い方をマイナスにつながないと電気が流れないんだよ。
実際やってみるよ。
そういって、３Ｖの電池ボックスから赤いコード（＋）と黒いコード（-）を
取り出し、つなげる。
光った。
そう「電圧を加えると光を生じる」んだ。
では、今度は、この逆の発想をしてみよう。前回、送信と受信でまったく同じ
構造なのにマイクとスピーカーになると言う逆の働きをしたね。今度も逆の発
想で考えてみよう。
そう「光を加えると電圧が生じる」か？だ
電圧が生じるかどうか確かめるために、電子メロディーをつけてみよう。
むむ、変化ないねえ。光が足りないのかな？
それでは、このスライドプロジェクターの光を当ててみよう。
電子メロディーから音が鳴る。
どうだい。逆の発想もうまくいっただろう。これを使って、光を電気に変えて
いるものはいろんなところにあるんだ。
たとえば、これ太陽電池、そして、リモコンの受信部もこの構造なんだ。
こんないろんなところに使われているダイオード、その仕組みは一体どうなっ
ているんだろう。
実は主成分は Ｓｉ（シリコン） ケイ素なんだ。
模造紙にケイ素の絵を描いたものを取り出す。
この絵を見て欲しい。ケイ素は電子の手、ここでは、黄色い手で表しているけ
ど何本あるかなあ。
４本だね
このケイ素の４本の手が周りのケイ素同士とくっついて大きな集合体を作って
いるんだ。ここでは、自由電子がほとんどないから電気が流れにくいんだな。
ところが、ここにこんなものが混ざるとどうなるだろう。
模造紙にリンの絵を描いたものを取り出す。
このリンは電子の手が５本ある。と言うことはケイ素の手と結びついても一つ
手が余ってしまうんだ。この余った手（電子）が計その中を動き回るという構
造になるんだ。
こうなると、少しは電気を通すものになる。このようなものを半導体というん
だけど、このリンが入ったものは、電子が余る。マイナスがある。
マイナスと言えば ｎｅｇａｔｉｖｅ ということで
ｎ型半導体と言うんだ。
ダイオードは半導体で出来ている。しかし、このｎ型半導体だけで出来ていな
いんだ。
もう一つ、ケイ素の集合体にリンではなくてこんなものが入っているものがあ
るんだ。
模造紙にホウ素の絵が描いてあるものを取り出す。
このホウ素、黄色い手が３本と言うことは、ケイ素と結びつくとケイ素の電子
が余るような気がするね。ところが、ホウ素にはここに青い手で書いてあるよ
うに相手から電子を奪ってしまうと言う性質があるんだ。ということは、ケイ
素は手をつなぐどころか手をもぎ取られてしまうと言うことになるんだね。
手をもぎ取られるとどうなるか。元々、ケイ素はプラスとマイナスの手とで釣
り合っているから、マイナスの手が奪われると、プラスになってしまうんだ。
つまりホウ素がくっつくことによってプラスの電気が生じてしまうんだ。
このようにして出来た半導体、プラスの電気を持っているｐｏｓｉｔｉｖｅと
いうことでｐ型半導体っていうんだ。
このｎ型半導体とｐ型半導体がくっついているという構造でダイオードは出来
ているんだよ。
では、このダイオードに電圧を加えてみたら中の電気はどう動くんだろう。
ｐ型半導体の方にプラス、ｎ型半導体にマイナスの電圧をかけてみる。
すると、ｐ型半導体の中のプラスがマイナスに引かれ、ｎ型半導体のマイナス
がプラスに引かれていく。そうすると、真ん中で二種類の電気が並ぶ格好にな
るね。こうなると電気は流れるんだ。
ところが、ｐ型半導体にマイナス、ｎ型半導体にプラスの電気をかけてやると
どうだろう。
プラスの電気もマイナスの電気もはしによってしまうね。こうなると電気は流
れなくなるんだ。
このようなダイオードの作用を整流作用というんだ。
太陽電池やリモコンの受信部も同じように出来ていて、光が当たるとプラスと
マイナスが動いて中央に集まり電圧をかけたときと同じ様な状態になるんだ。
このことで電気が発生するんだよ。
このｐ型とｎ型の半導体、これを組み合わせたのがトランジスターと呼ばれる
ものでトランジスターは電気信号を増幅するという作用を持っているんだ。
そこで登場、うそ発見器
これは、人間に微弱な電流を流し、人間がどのくらいの抵抗かを測る装置なん
だ。人間がうそをついたりすると人間の抵抗値が変わるということを利用し
て、その微弱な電流の大きさの変化からうそをついているかを見抜く機械なん
だ。この微弱な電流はそのままでは小さくてわかりづらい。そこで、メーター
の針で知ることが出来るように増幅させる必要がある。そこでこのトランジス
ターが使われているんだ。
このトランジスター、足が３本ある。これはどういうことだろう。
ここでｎｐｎ半導体とｐｎｐ半導体の話をする。
（終わり）