電気は、そのままでは目に見えないエネルギーですが、道具を通すことで 光・熱・音・動きなど、いろいろな形のエネルギーに変えることができます。 これが「電気を利用する」ということの正体です。
※「動き」への変換（モーターのしくみ）は別の単元でくわしく学習します。「熱」の量の計算も別の単元であつかいます。 ここでは、電気がいろいろなエネルギーに変わるという全体像をつかみましょう。
電気の利用の大原則：電気は光・熱・音・動きなど、他のエネルギーに変えて利用されている。 反対に、光を電気に変えるという逆方向のはたらきをする装置もある。
この単元では、電気の利用に関わる代表的な3つの装置、 光電池（こうでんち）・コンデンサー・発光（はっこう）ダイオード（LED）を学びます。
📝 見分け方のコツ
電気は、そのままでは目に見えないエネルギーですが、道具を通すことで 光・熱・音・動きなど、いろいろな形のエネルギーに変えることができます。 これが「電気を利用する」ということの正体です。
※「動き」への変換（モーターのしくみ）は別の単元でくわしく学習します。「熱」の量の計算も別の単元であつかいます。 ここでは、電気がいろいろなエネルギーに変わるという全体像をつかみましょう。
電気の利用の大原則：電気は光・熱・音・動きなど、他のエネルギーに変えて利用されている。 反対に、光を電気に変えるという逆方向のはたらきをする装置もある。
この単元では、電気の利用に関わる代表的な3つの装置、 光電池（こうでんち）・コンデンサー・発光（はっこう）ダイオード（LED）を学びます。
📝 見分け方のコツ
「基本のしくみ」で紹介した3つの装置を、それぞれくわしく見ていきましょう。
光電池は、光のエネルギーを電気エネルギーに変える装置です。かん電池とちがい、光が当たっている間だけ電気ができ、 電気をためておくことはできません。電流の大きさは、次の3つの条件で決まります。
光が強いほど、流れる電流は大きくなる。
光が当たる面積が広いほど、流れる電流は大きくなる。
光が光電池に垂直（直角）に当たるとき、電流は最大になる。
コンデンサーは、手回し発電機などで作った電気をためること（充電）と、 ためた電気を取り出すこと（放電）ができる装置です。 コンデンサー・豆電球・手回し発電機を直列につないで発電を続けると、 充電が進むにつれて豆電球はだんだん暗くなり、充電が終わると豆電球は消えます。
豆電球は、電流を流すとフィラメントが発熱して光を出します。それに対して発光ダイオード（LED）は、 電気を直接光に変える装置です。LEDには足の長さがちがう2本の端子（＋極・－極）があり、 足の長い＋極から足の短い－極へと電流が流れるときだけ点灯します。
⚠️ 間違えやすいポイント
| 項目 | 豆電球 | LED |
|---|---|---|
| エネルギーの変わり方 | 電気 → 熱 → 光（フィラメントが発熱して光る） | 電気 → 光（直接変わる） |
| 必要な電流の大きさ | 大きい | 小さい |
| ＋極・－極（向き） | どちら向きでもよい | ＋極（長い足）からのみ電流が流れる |
| 手回し発電機を逆に回すと | そのまま点灯する | 点灯しなくなる |
| 同じかん電池で光らせたときの寿命 | 短い（熱として失うエネルギーが多い） | 長い（むだなエネルギーが少ない） |
光電池・コンデンサー・LEDは、実は毎日の生活のいろいろな場所で使われています。
Q. 同じかん電池につないで光らせると、LEDの方が豆電球より長く光り続けます。なぜですか。
A. LEDは電気を直接光に変えるため、豆電球よりずっと小さな電流で光ります。豆電球のようにフィラメントの発熱に多くのエネルギーを使わないため、同じ電池でも長持ちします。
Q. 光電池とコンデンサーは、どちらも電気に関わる装置ですが、決定的なちがいは何ですか。
A. 光電池は光が当たっている間しか電気を作れず、ためておくこともできません。コンデンサーは、いったん電気をためれば、光がなくても後から電気を取り出す（放電する）ことができます。
Q. 光電池が使われている身近な道具にはどんなものがありますか。
A. 電卓のソーラーパネル、庭に置くソーラーライト、道路標識の照明などがあります。どれも太陽や照明の光を受けて発電しています。
Q. LEDが豆電球よりも多くの場所で使われるようになったのはなぜですか。
A. 少ない電流で長く光り、熱としてむだになるエネルギーが少ないためです。信号機や室内照明など、省エネルギーが重視される場所ほどLEDへの切りかえが進んでいます。
光電池・コンデンサー・LEDについて、入試でよく問われる実験パターンを見ていきましょう。
同じ強さの光を、図のようにア・イ・ウの3枚の光電池にそれぞれちがう角度で当てました。 もっとも大きい電流が流れるのはどれですか。
とき方
手回し発電機の端子に豆電球を接続し、ハンドルを時計回りに回転させたところ、豆電球が点灯した。 (1) 配線はそのままで、ハンドルの回転方向を反時計回りに変えると、豆電球はどうなるか。 (2) 豆電球を発光ダイオード（LED）に交換し、ハンドルを時計回りに回転させたところ、LEDも点灯した。 この状態でハンドルの回転方向を反時計回りに変えると、LEDはどうなるか。それぞれ答えなさい。
とき方
コンデンサーと豆電球を直列につなぎ、手回し発電機に接続して一定の速さでハンドルを回し続けた。 図のグラフは、そのときに流れた電流の大きさの変化を表している。 このグラフから、コンデンサーの充電について分かることを説明しなさい。
とき方
📝 実験から分かることまとめ