電気を通す粘土で簡単な回路をつくる

電気を通す粘土と通さない粘土を組み合わせて簡単な電気回路を作ります。小麦粘土にクエン酸を練り込んだ導電性粘土で絶縁性油粘土を挟み込んでおくと、LEDを突き刺して架けるだけで電気回路ができあがります。

「動　画」粘土で簡単な回路・粘土を組み合わせて描いてみた

「操　作」

1. チャック袋にクエン酸約1gを入れて、1 mLの水を加えて溶かしておく。
2. そこに小麦粘土(100円ショップで購入可)約10gを入れ、クエン酸水溶液と練り混ぜる。
3. 小麦粘土をとりだして、手の上で転がして少し乾かして成形しやすい状態にしておく。
4. 半分くらいに分けて、一方の粘土で直方体2本を成形する。
5. 油粘土を直方体に成形、小麦粘土で挟み、サンド状態にする。
6. LEDを並列に3本、赤・青・緑の順に突き刺していく。
7. ボタン電池(3.0V)の両極からリード線を誘導、先端にはクリップをつなげておく。
8. クリップの一方(±のどちらでも)を小麦粘土層のLED(青)近くまで深く差し込んでおく。
9. もう一方のクリップを反対側の小麦粘土層に軽く触れさせて、発光の様子を観察する。
10. クリップの位置を変えながら電気の流れやすさやLEDの発光のしやすさなどを比較検討する。
11. 追加の実験として…小麦粘土と油粘土、LEDを用いたデザインを考案する。

「解　説」電気を導く導線の代わりに、導電性を持たせた小麦粘土で簡単な電気回路を作ります。自由にこねて成形できる点が特徴的でアートデザイン的な要素もあります。導電性の粘土にはクエン酸を混ぜ込むのですが、電離した水素イオンが電荷を運ぶ役割を果たしています。市販されている小麦粘土にはもともと電気を導く電解質が加えられていることが多いので、絶縁体として油粘土を用いています。動画では、赤色LEDの低電圧(約2V)で発光し、緑色(約3V)～青色(約3.2V?)の順に発光することがわかります。これは、導電性の小麦粘土の層の厚さによって抵抗が変わり、定格電圧の低い赤色LEDが発光しやすく、緑～青に従って大きな電圧が必要とされるからです。クリップの接点の位置によって、電気の流れやすさ(抵抗)が異なるということが実感できる実験です。

◇参考：この実験は、理科教育ニュース2019.1.18「電気を通す小麦粉粘土」(実験原案：セントトーマス大学アンマリー・トーマス氏　野呂茂樹先生監修)を参考にしたものです。

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◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、解説の一部を非公開にしてあります。操作には一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対(！)にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものが多いので参考にして下さい。

◇著書(単著)：『サクッと！化学実験(dZERO)』『高校教師が教える化学実験室』『実験マニア(亜紀書房)』