展示 4 点コース
発電から半導体まで
電気がつくられる場所から、モーターを回したり二つの数を足したりする場所までたどります。
風や日光から生まれた電気が、送電網や地下ケーブルを通り、電池に蓄えられ、モーターやチップ内のスイッチで使われる順に進みます。
電流が生まれる場所から仕事をする場所までをたどるコースです。風と日光で発電し、送電網と地下ケーブルで運び、電池に蓄え、モーターやチップ内のスイッチで使います。
各展示に繰り返し登場するのは電圧と電流です。両者の積が電力になります。長距離送電で電圧を上げる理由、電池の電圧があまり変わらない理由、チップが数ボルトで動く理由を見ます。
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図 78 · しくみ館風力発電機を動かして試す風車シミュレーター
長さ 61 m のブレードを持つ風車は、嵐の中でも強めの風のときより多くは発電しません。風速が 11.4 m/s を超えると、ブレードを風から逃がすからです。
「風速」を 11.4 m/s より高くし、風を逃がす向きにブレードが回る様子を見ます。
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図 49 · しくみ館リチウムイオン電池の構造を分解、充放電を体験
18650 セルを 1 回充電するたびに、約 7 × 10²² 個のリチウムイオンが金属酸化物を離れ、黒鉛の層のあいだに入りこみます。
セルを充電し、リチウムイオンが黒鉛へ移動する様子を見ます。
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図 72 · しくみ館トランジスタのしくみ
160 億個のトランジスタを載せたチップは、その一つひとつを、下のシリコンに触れることのないゲートにかける数ボルトでオンとオフに切り替えています。
チャネルが開くまで「ゲート電圧」を上げます。
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図 26 · しくみ館論理ゲートで足し算をするしくみ：和と桁上げ
この基板で 7 と 9 を加えるにはゲート 20 個を使い、スイッチを切り替えてからゲート遅延 8 回後に最後の桁上げが届きます。
7 と 9 を足し、ゲートを通る桁上がりを追います。