エレクトロニクスの学び方

エレクトロニクスは電気を制御する科学であり、非常に重要な分野である。電流や回路に関する本を読めば、すぐにでも始めることができる。より実践的なアプローチとしては、組み立てキットを注文したり、自分で回路を作ったりする。十分に勉強すれば、いつかは自分で電子ガジェットを作れるようになるかもしれない。

パート1

基礎を学ぶ

1. 本を読んで電子工学の基礎を学びましょう。地元の図書館や書店に行って、電子工学に関する本を読み始めましょう。古い本でも、電気回路やその仕組みに関する情報がたくさん載っています。自分で回路を作り始める前に、この本で基本を勉強しましょう。

   • Make: Electronics』、『The Art Of Electronics』、『Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits』などの本を読んでみましょう。
   • 住宅用電気技術者になりたい場合は、最新のNECコードブックの住宅用部分を勉強しましょう。
   • より多くの情報源については、有益なウェブサイトやデジタル書籍のコピーをオンラインで検索する。
2. 携帯電話のアプリケーションをダウンロードして、電気工学を勉強しましょう。携帯電話のPlayストアを検索すると、有益で実践的なアプリが多数見つかります。電子工学の基礎を学べるアプリもあれば、タッチスクリーンを使って自分で回路基板を設計できるアプリもある。

   • 例えば、「Electronics Basics」や「ElectroDroid」を試してみましょう。
3. 電流が電線に沿ってどのように流れるかを学びます。電流は、原子に含まれる負の電荷を帯びた粒子である電子で構成されています。電流では、電子は電池の端子など、マイナスの発生源から流れます。そして、回路を流れてプラス端子に戻る。

   • 蛇口のようなものだと考えればいい。蛇口をひねると、「水」がパイプの端に達するまで押し流される。
4. 回路の電圧についてお読みください。電圧とは、回路に電流を流すのに必要な力の測定値である。回路では、電子は電池のマイナス端子の近くにたまる。回路に電流を流すにはエネルギーが必要で、この測定値が電圧です。

   • これは水槽の圧力と同じだと考えてください。水槽から水を抜くと圧力は下がり、流れ出る水の量は少なくなる。
5. さまざまな物体の抵抗率を調べる。抵抗は回路の電流を遅くする。異なる材料は、他の材料よりも電気を阻害する。金属のような導電性材料よりも、絶縁体を通過する方が強い電流が必要になります。これにより電圧が増加します。

   • 例えば、大きさの異なる水道管を想像してみてください。スペースがないため、細いパイプを流れる水はより大きな抵抗に直面します。
6. 回路図を読んで表記を理解する電気回路図や回路図には、部品を示す記号が使われています。回路図をコピーして自分の回路を作る前に、記号の意味を調べましょう。回路図で省略記法として使われている記号のリストを、オンラインで検索してください。

   • 直線は電線です。電池は、+記号の後に長い直線と短い直線が続きます。
   • 例えばダイオードは三角形で表されます。抵抗は四角形またはギザギザの線で表されます。

パート2

ツールを使いこなす

1. マルチメーターで電流を測定する マルチメーターは、電荷を構成するさまざまな力を測定する便利な方法である。どのような電気回路でも、電流をテストするために手元にあると便利だ。電流、電圧、抵抗を測定できるものを入手しよう。

   • 電流は回路内の電気の流れである。単位はアンペア。
   • 電流の電圧はボルトで測定され、回路に沿って電流を押す圧力である。
   • 抵抗は、回路が電気の流れにどれだけ抵抗するかを示す。単位はオーム。
2. 抵抗器で電流を制限する。抵抗器はワイヤー上の小さな管である。積極的に何かをするわけではないが、電流を制限する上で重要である。抵抗器がないと、電流が強くなりすぎて他の部品をダメにしてしまうことがあります。

   • 例えば、抵抗器のない回路にLEDライトを取り付けると、ライトが燃え尽きてしまうことがあります。
3. コンデンサーで電気を蓄える。コンデンサは抵抗器とは正反対です。電気の流れを制限する代わりに、電気を少し蓄えることで流れを促します。こうすることで、電力が途絶えても回路は機能し続ける。

   • 例えば、コンピュータのプラグを抜いても、コンデンサはバッテリーからの電流がスムーズに流れるようにします。
4. ダイオードとトランジスタを使って電流を制御する。これらの部品には＋と-の端子があり、電気の伝導を助けます。作動させると、電気は一方の端を通ってもう一方の端から流れ出します。ダイオードには2つの端子があり、トランジスタには3つの端子がある。

   • ダイオードは、電流を一方向にのみ流すために使用されます。
   • トランジスタは、電流の方向を変えるスイッチのようなものである。
5. 切断とワイヤーの練習基本的な電気工事には、金物店で売っているワイヤーカッターとワイヤーストリッパーが必要です。これを行うには、まずワイヤーを所定の長さに切断する。それから、部品に接続する前に、端から約0.64 cmの絶縁体を取り除く。

   • ワイヤーで作業するには、露出した端を部品に当てるか、テープで固定する。ブレッドボードを使う場合は、露出した端を穴に押し込むだけでよい。
   • 最初のうちは、はんだ付けの方法を学ぶ必要はない。
6. 異なる色の電線がどのように使われるかについて読んでください。電線は一般的にすべて銅である。しかし、用途を区別するために、さまざまな色のプラスチックで覆われている。同じような電線同士は必ず接続する。回路に電力を供給するには、黒と赤の電線を使う。

   • 黒線は回路の主電流導体です。赤の電線は二次的な導体です。
   • 青と黄色の電線は珍しいが、複雑な回路で電気を運ぶのに使われる。
   • 白とグレーの電線は、使用されていない電気を通すため、中立とみなされます。
   • 緑色の電線は接地線であり、安全のために電流を大地に導きます。

パート3

実際に体験する

1. 回路図を使って回路を作る。オンラインで回路図を検索し、自分で組み立てられる簡単な回路図をいくつか見つけましょう。回路図を読んで、必要な部品を調べます。それから、回路図のようになるように回路を組み立てます。そうすることで、回路がどのように機能するかを知ることができます。

   • 小さな回路から始めるのが一番です。枝分かれする線が少なく、電池や電球のような利用可能な部品があるものを選ぶ。
2. 電球を使って閉ループを作る。銅線2本、新しい電池、電球を集める。部品をテーブルの上に置き、電球が点灯するまで、電線を持って電池の端子と電球の金属ベースをつなぐ。

   • これらの部品だけで電球を点灯させることができる。
   • 電流はマイナス端子からプラス端子に流れ、途中で電球を通過する。
   • この閉ループが電球を点灯させる様子を見ることで、回路内で電気がどのように動くかをより深く理解することができる。
3. 練習用のキットを購入する。電子工作の初心者向けキットをネットで探してみよう。キットにはさまざまな種類があり、それぞれに簡単な製品を完成させるための部品が同梱されています。これは、回路基板を自作することなく、電子工学について学び始める良い方法です。

   • 例えば、教育用ローバーは、組み立て済みの小型ロボットです。基本的なカスタマイズやプログラミングのテクニックを学ぶために使用します。
4. Arduinoボードを使って練習する。Arduinoボードは、ほとんどの電子プロジェクトで使用される安価な回路基板です。キットに付属していますが、オンラインで別途購入することもできます。初心者にやさしいので、Arduinoボードを使って基本的な回路やプロジェクトを組んでみよう。

   • 典型的なスターター・プロジェクトは「点滅するライト」で、コンピュータ上で簡単なArduinoプログラミングを行うだけで、LEDライトを点滅させる方法を学ぶことができる。
   • キットを購入しなくても、ArduinoボードとUSBケーブルがあれば始められる。ボードをコンピューターに接続し、オンラインでArduinoソフトウェアをダウンロードする。
5. ブレッドボードを使って回路を作る。ブレッドボードは、はんだ付けなしで回路を構築する方法です。たくさんの穴があいたプラスチック片のようなものです。穴にワイヤーを押し込んで回路に接続します。電線をArduinoボードやバッテリーに接続して電流を流す。

   • ブレッドボードを使ってLEDライトを点灯させてみよう。ワイヤー、LED、抵抗、Arduinoボードが必要です。これらの部品はすべてオンラインで注文できる。
6. オンラインの回路図を使って自分のプロジェクトを作ろう。回路を作るのに慣れてきたら、アラームやセンサーなど、作りたいプロジェクトをいくつか考えてみよう。回路図は、プロジェクトの組み立て方を示す設計図です。回路図の多くは、オンラインで検索すれば見つかります。

   • 例えば、"Blinking light schematic "と入力すると、LEDライトが点滅する回路を作る方法がいくつか見つかります。

パート4

知識を深める

1. 電気工事を行う会社に就職する。電気分野について学ぶ最良の方法は、働きたい分野の仕事に就くことです。家庭、オフィス、屋外など、どの分野で働きたいかを決める。そして、そのような仕事をしている会社を見つけ、仕事を始める！

   • 例えば、屋外で働きたいのであれば、太陽光発電の設置工事をしている会社で働くと楽しいかもしれません。
2. 電子機器を操作するためのプログラミング言語をマスターする。マイクロコントローラーを導入して、電子機器に指示を与えよう。これは回路基板に収まる小さなコンピューター・チップです。これを使うには、CやC++のようなコンピュータを勉強し、コンピュータを通してコードを入力する必要があります。

   • Arduinoは、初心者でも簡単にマイコンをプログラミングできる。Arduinoボードをコンピュータに接続し、Arduinoソフトウェアをダウンロードしてコーディングを開始します。
3. コンピュータ・ソフトウェアを使って回路図を設計する。Fritzingのようなシンプルで無料の設計プログラムをコンピュータにダウンロードします。このプログラムを使って、自分のカスタム電気回路を組み立てる。これは、電気回路と回路図をよりよく理解するのに役立ちます。また、このプログラムを使ってユニークなものを設計することもできます。

   • EagleやKiCadのような、より複雑なPCB設計ソフトを使うこともできます。
   • 回路を作ったら、試作品メーカーに送って印刷してもらうこともできる。
4. 電化製品を分解して勉強する。古いテレビやトースターなどを分解してみよう。それを使って内部の電気部品を調べる。そして、再び組み立ててみる。また、壊れた機器を修理して、部品がどのように機能するかをよりよく理解することもできる。

   • を避けるための予防措置を講じましょう。
   • 自分の所有物でない機器を修理する場合は、事前に許可を得ましょう。
5. 電子機器に関する学校の授業を受ける。年齢に関係なく、電子工学を始めるのに役立つクラスを見つけることができます。オンラインで電子工学や電気工学の入門クラスを探しましょう。お住まいの地域にもあるかもしれません。

   • 一度始めたら、より高度なクラスに進んだり、自分で電気回路を作る練習をしたりすることができます。
   • 高校や大学の中には、これらの科目のコースを設けているところもあります。
   • また、CourseraやedXのようなサイトで無料のオンライン講座を探してみましょう。
6. はんだ付けの練習上達すると、最終的には電線を接続したり、電気基板に固定したりする必要が出てきます。はんだごてを使えば、錫のはんだ材料を熱して部品を接着することができます。これは、より長持ちする優れた電気回路を作るのに役立ちます。

   • ブレッドボードは使いやすいが、時間の経過とともに接続部分が抜け落ちてしまう。
   • 熱いコテと金属を扱うときは、注意事項を守ることを忘れないこと。アイロンをつけたままにしたり、燃えやすい場所に置いたりしないでください。

この記事は、CC BY-NC-SAの下で公開されている「 How to Learn Electronics 」を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。