スイッチの回路 — 直列は AND・並列は OR、プッシュボタンと 3 路スイッチ
ElecLab の第 3 章「スイッチと条件」で遊ぶことを、図と表でまとめたページです。スイッチのつなぎ方しだいで、「両方押したら」「どちらかを押したら」「押している間だけ」のような条件を作れます。家の照明や機械の安全装置にも使われている考え方です。
1. 直列のスイッチは AND
スイッチを 1 列（直列）につなぐと、電流の通り道は 1 本だけです。どれか 1 つでも OFF なら輪が切れるので、LED が光るのはすべてのスイッチが ON のときだけです。「S1 が ON かつ S2 が ON」という条件になり、これを AND（論理積）といいます。
| S1 | S2 | LED |
|---|---|---|
| OFF | OFF | 消える |
| ON | OFF | 消える |
| OFF | ON | 消える |
| ON | ON | 光る |
両手でボタンを押さないと動かない機械（手をはさまないための安全装置）は、この AND の考え方です。
3-1 で見るつなぎ方の例
2. 並列のスイッチは OR
スイッチを並べて（並列に）つなぐと、通り道が 2 本できます。どちらか 1 つでも ON なら通り道ができるので LED が光ります。「S1 が ON または S2 が ON」という条件で、OR（論理和）といいます。玄関と勝手口のどちらのボタンでも鳴る呼び鈴は、この形です。
| S1 | S2 | LED |
|---|---|---|
| OFF | OFF | 消える |
| ON | OFF | 光る |
| OFF | ON | 光る |
| ON | ON | 光る |
3-2 で見るつなぎ方の例
通り道が「ある」を 1、「ない」を 0 と書くと、直列はかけ算（1 × 0 = 0）、並列は「どれか 1 つでも 1 なら 1」になっています。コンピュータの中の論理回路の AND・OR と同じ考え方です。
3. プッシュボタン — 押している間だけ ON
プッシュボタンは、押している間だけ接点がつながり、指を離すと切れます（モメンタリ動作）。インターホンのボタンやパソコンのキーがこの動き方です。これに対して、1 回押すと ON のまま、もう 1 回で OFF のように、切り替えた状態を保つスイッチの動き方をオルタネート動作といいます。
3-3 で見るつなぎ方の例
ElecLab では「実行！」で電気を流してから、ボタンを押し続けて試します。スイッチ（S1 など）は押すたびに ON と OFF が入れ替わります。
4. 切り替えスイッチ（SPDT）
切り替えスイッチは端子が 3 つあり、真ん中の端子（com、共通端子）が a か b のどちらか一方にだけつながります。英語では SPDT（Single Pole Double Throw）と呼びます。1 本の通り道を、2 つの行き先のどちらかに切り替えるときに使います。
3-4 で見るつなぎ方の例
5. 3 路スイッチ — どちらからでも点け消しする
家の階段や長い廊下では、上と下（両はし）のどちらのスイッチでも、同じ明かりを点けたり消したりできます。これを 3 路スイッチといい、切り替えスイッチ 2 つでできています。
大事なのは「どちらのスイッチを倒しても、明かりの状態が反対になる」ことです。2 つのスイッチが同じ側のときに点く組み方なら、スイッチの向きと明かりの関係は次の表になります。
| S1 | S2 | 明かり |
|---|---|---|
| a | a | 点く |
| a | b | 消える |
| b | a | 消える |
| b | b | 点く |
どの行から始めても、S1 だけ、または S2 だけを倒すと明かりが反対になっていることを確かめてください。2 つの入力が同じときに 1 になるこの関係は、論理回路では XNOR（XOR の反対）と呼ばれます。線の渡し方によっては、違う側のときに点く XOR の形にもなり、どちらでも 3 路スイッチとして使えます。
スイッチを並列（OR）や直列（AND）にしただけでは、この表は作れません。たとえば並列だと、片方が ON のあいだは、もう片方をいくら倒しても消せません。2 つのスイッチの間にどう線を渡せばこの表になるかは、ステージ 3-4 で考えてみてください。
よくある誤解
- スイッチを並列にすれば、どちらからでも点け消しできる？
- できません。並列（OR）では、片方が ON のあいだはもう片方で消せません。どちらからでも反対にできるのは、切り替えスイッチ 2 つを組み合わせた 3 路スイッチです。
- AND にするには、スイッチを 2 つ並べて隣どうしにつながないといけない？
- いいえ。2 つのスイッチが同じ 1 本道の輪の中にあれば、間に LED や抵抗があっても AND です。輪の途中ならどこに入れても働きは同じです（第 1 章）。
- プッシュボタンは、押すたびに ON と OFF が入れ替わる？
- ElecLab のプッシュボタンは押している間だけつながり、離すと切れます（モメンタリ）。押すたびに入れ替わるのはスイッチ（S1 など）のほうです。
- 切り替えスイッチは、a と b の両方に同時につながることがある？
- ありません。com はいつも a か b のどちらか一方だけにつながります。
第 3 章のステージで確かめる
読んだことを、実際に配線して確かめられます。ブラウザだけで、登録なしで遊べます。