LEDを使った回路
最初の回路は電子回路を学び始めたときに一番最初に試してみることが多いLED(発光ダイオード)の点灯回路です。
LEDを点灯させるには豆電球とは違って電源に直接つなげることができません。通常途中に数百Ω程度の抵抗を入れる必要があります。
多くのLEDはそのまま電源とつなげると電流が流れすぎて壊れます。私も初めての電子工作で抵抗を入れず点灯を試みLEDを壊しました。 壊れると光らなくなりますので注意してください (なおLEDに抵抗が内蔵されていて5V電源にそのままつなげられるLEDも購入できるので、テストする場合はこれをつかうと安全です)。
またLEDには極性の方向がありますので、こちらもご注意ください。
長いほう(アノード)を(+)に、短いほう(カソード)を(-)に繋げます。
これはLEDの話ではないですが、短絡(ショート)も結構危ないので注意してください。なお私は短絡で電池ボックスを溶かしました。
抵抗は電流の流れやすさを調整する部品と考えてよいでしょう。または電流の流れの速さを調整する部品と言ってもよいかもしれません。
オームの法則では、電流＝電圧/抵抗 ですから、抵抗値が小さければ小さいほどたくさん電流が流れバッテリーも早く消費されます。逆に抵抗値が大きければ大きいほど電流はゆっくり流れるので、バッテリーの減りは遅く省電力になります。でも、あまり抵抗値が大きくなりすぎると、LEDが暗くなり最後には光らなくなります。
CircuitJS1で回路を見る
図2-1 LEDを使った回路
図2-1「CircuitJS1で回路を見る」のリンク先のシミュレーターの抵抗器の四角の部分をダブルクリックすると抵抗値を変更できます(文字”抵抗値”のダブルクリックではないので注意)。
同様に電源をダブルクリック(“5V”の文字でないので注意)すると電源の電圧値を変更できますので、電流の流れや電圧の大きさを確認すると理解しやすいと思います。
図2-2 LEDを使った回路(上: シミュレーター、下: ブレッドボードでの組み立て例)
さてこれまでは、電源(バッテリー)を中心にグルリと回る回路図を書いてきましたが、これは図2-2のように1本線に書き変えることができます。
図2-1の回路図は左側にある電源の2本線の長いほうがプラス端子、短いほうがマイナス端子で、この間の「電位差」が5Vです。電圧値は長いほう側が5V、短いほう側が0Vと考えればよいでしょう。後者は、この5Vの部分を上、0Vの部分を下にもってきています。
こちらのほうが図がスッキリするし、線を元の位置(電源)まで引き戻す必要がないので便利です。以降はなるべく図1-3の書き方で表現していきます。電源をVccと書いたり、接地をGnd(Ground)と書いたりします。Gndこれは地面ということですが、正確には基準となる0Vを意味しています。上部の電源(Vcc)はそれより5V高いという意味になります。