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1時間目「電波ってどんなもの?」


パート1(はじめに)

デンパ君

 ボクはデンパ君、みんな、はじめまして。
さーこれから、デンパ君の名前にもなっている「電波(でんぱ)」についてのお話を始めるよ。

 「電波」といっても、どんなものか分からないよね。電波は「見たり、聞いたり、触れたり」できないものなんだ。だけどみんな毎日、朝から夜まで、「電波」のお世話になっているんだよ。
 身の回りのものを見てごらん。

図:身のまわりの電波

 

デンパ君

 テレビやラジオが絵や音を流せるのも、携帯電話(けいたいでんわ)で遠くの人と話せるのも、みんな電波のおかげなんだよ。
 たとえばテレビは、テレビ局のアンテナから絵や音を乗せた電波が発射されるんだ。その電波をきみたちのおうちのアンテナがキャッチして、お部屋のテレビに情報(じょうほう)を伝えるんだよ。

図:テレビ局からの電波

 

デンパ君

 この仕組をわかりやすく電車を使って説明しよう。
 出発地にいる人を電車が目的地まで運ぶよね(はこぶよね)。乗客を絵や音、そして電車を電波だと考えるんだ。出発駅(テレビ局)にいた乗客、つまり絵や音を、電波という電車が到着駅であるきみの家のテレビまで運んでいるんだよ。

図:電車をつかった電波の説明

 

デンパ君  どーお、わかったかな。電波は「見たり、聞いたり、触れたり」できるものではないけれど、電波がなければテレビも見えないから、みんな困っちゃうよね。

 




パート2(電波の性質(せいしつ)

デンパ君

●電波の速さは世界一速い
電波は1秒間で約30万q、地球(ちきゅう)を約7回り半するぐらいの速さで伝わるんだ。東京から大阪までの約550kmを、新幹線(しんかんせん)だと2時間30分かかるけど、それだけの時間があったら、電波だったらなんと245万往復もしてしまうんだ。
とっても速いね。

図:地球のまわりを7周半するデンパ君

●電波は、いろんなものに伝わる
宇宙(うちゅう)にいるスペースシャトルと地球(ちきゅう)管制(かんせい)センターは、電波を使って連絡をとっているんだよ。それから、宇宙空間(くうかん)に浮かんでいる放送衛星(ほうそうえいせい)から電波を受けて、テレビは画像を映しているんだ。これらは、電波が空気のないところを伝わるという証拠。
ボクたちの声は「空気」や「水」のないところでは伝わらないんだ。でも電波なら、空気や水があってもなくても伝わっていくんだよ。

●電波は反射(はんしゃ)する
図:電波は反射するためしてみよう!鉄筋(てっきん)コンクリートの建物の中と、窓の近くではラジオの聞こえ方が違っているよ。
電波は、木やガラスのように電気(でんき)を通しにくい性質のものは通り抜けるけど、金属(きんぞく)のように電気を通しやすい性質のものには、反射するんだ。
だから、建物の中だと、壁の中にある鉄筋や鉄骨(てっこつ)が電波のじゃまをしてラジオに電波がよく届かないんだ。窓ガラスの方は、電波(ほうは・でんぱ)が通りぬけるから、ラジオに電波がよく届いているんだよ。
ビルの影でも携帯電話が使えるのは、あちこちのビルで反射された電波が携帯電話に届くため。

 

●電波は曲がる
衛星放送(えいせいほうそう)を見ているお友達で、強い雨の日、衛星放送の画面が乱れたことはないかい?
雨粒にあたると電波は進路の向きを変える。アンテナが電波をうまくうけられないことがあるんだよ。そうするとテレビの画面が乱れてしまうんだ。
山かげにある家でもラジオが聞こえたりするよ。これは、電波には曲がる性質があるため。
電波っていろんな性質があるんだね。

図:電波はまがる

■ まめちしき
ボクたちの声は、1秒間に330mぐらいの速さで伝わるんだ。電波はさっき言ったように、1秒間に地球を約7周半もしてしまう。だから「音」とくらべるととても早く伝わるね。

図:音よりはやく伝わる電波

電波は音より早く伝わるから、こんなことも起こることもあるんだよ。
たとえば、家の近くでマラソン大会の出発の合図を花火でやるとする。その様子をテレビ局が生中継(なまちゅうけい)し、テレビ局から放送されるとすると、テレビで見ている君たちには、テレビから流れる花火の音の方を先に聞き、その後、本当の花火の音が届くことになるのだ。面白いでしょ。

 




パート3(電波の単位(たんい)

電波を(あらわ)す方法は、どうなっているの?

デンパ君

重さの単位は、g(グラム)・kg(キログラム)、長さの単位は、cm(センチメートル)・m(メートル)・km(キロメートル)をつかうよね。電波の単位は、Hz(ヘルツ)を使うんだよ。Hz(ヘルツ)は、これから説明する「周波数」によってきまり、「1秒間」に繰り返される振動数(しんどうすう)を表すんだ。

どういうことかというと、まず下の図を見てごらん。
池に小石を投げ入れると、波紋(はもん)ができるよね。
その一瞬に時間を止めて、池を見たとするとこんなふうに波打つよね。

図:池に石を投げ入れる

1秒後には、波の状態がここまで伝わっているね。

図:波ができる状態

電波も同じふうに考えられるんだ。
波の、ある高さから波打って、また同じ高さにまで戻ってくるまでの間を「波長(はちょう)」と言うんだ。この「波長」が1秒間に何回あるかで、「周波数」が決まるんだ。

電波は、波長によって性質が異なるんだ。
波長の単位にはm(メートル)を使うよ。


出典:情報通信白書 for Kids(フォーキッズ)

周波数とは、1秒間に通り過ぎる波の数のことなんだ。
周波数の単位にはHzを使うよ。


出典:情報通信白書 for Kids(フォーキッズ)


1秒間に10回の波があるから、10ヘルツとなるよ。

重さの単位が、1000g(グラム)を1kg(キログラム)、1000m(メートル)を1km(キロメートル)と表すように、電波は、振動数が多いから、1000Hz(ヘルツ)は1kHz(キロヘルツ)、1000kHz(キロヘルツ)は1MHz(メガヘルツ)で表すよ。

たとえば、新聞のラジオ番組(らん)を見てみよう。

○○ラジオ 594K ・・・・ ラジオ○○ 1242K
△◇FM 78.0M ・・・・ FM○○ 80.0M

新聞によっては、KやMはかいていない新聞もあるけど、594KHz(・イコール・)594×(・かける・)1,000Hz(・イコール・)594,000Hzだから、1秒間に594,000回振動する電波を使っているラジオ局だ。

78MHz(・イコール・)78×(・かける・)1,000×(・かける・)1,000(・イコール・)78,000,000回振動する電波を使っているラジオ局というわけだよ。
それと、周波数と波長の間には必ず次の式になるという法則(ほうそく)があるんだ。

周波数(MHzメガヘルツ)×(・かける・)波長(mメートル)(・イコール・)300

たとえば、100MHz(メガヘルツ)の周波数の波長は(・イコール・)100×(・かける・)3(・イコール・)300だから3m(メートル)、50MHz(メガヘルツ)の周波数だと6m(メートル)になるんだよ。20MHz(メガヘルツ)だったら、15m(メートル)。

この式から、周波数が高くなれば波長は短くなり、周波数が低ければ波長は長くなる(ながくなる)ということがわかるね。そして、この波長の長い、短いで電波の性質も変わっていくんだ。

電波の性質

■ まめちしき
「ヘルツ」
単位の「ヘルツ」は、もともとは、電波を実験で確かめた人の名前が単位になったもの。単位の中には、ヘルツのように、人の名前が単位になっていることも多いよ。一生懸命(いっしょうけんめい)勉強してきみの名前も「単位」につかわれたら、すごいね。

デンパ君焼肉を夕食で3枚食べたら「1デンパ」、6枚食べたら「2デンパ」・・9枚食べたら「3デンパ」なんてね。

 


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