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TOSSランドNo: 4181772 更新:2013年08月07日

【発電の実験】モーターを使って発電の原理を理解させる


【発電の実験】モーターを使って発電の原理を理解させる

 モーターを使っての自由試行を通して発電の原理を理解させる授業。手回し発電機を乾電池につないで、手回し発電機の中にもモーターが入っていることを学習させる。最後に水力・火力・原子力発電が同じようにモーター(タービン)を回していることに触れ、日本の発電の原理を教える授業。
 行政の理科支援事業で、お茶の水女子大の方々が、計画した授業が原実践である。

1.用意する実験道具

(1)最初の自由試行の場面で使用する道具
 太陽電池・ガムテープ・豆電球・モーター(マブチのモーターが最もこの実験に適している。他のモーターでは発電しないものもあった)
・電子オルゴール
(2)後半に使用する道具
 単一乾電池・40W電球・手回し発電機(1人1台・教材屋さんから購入できる)
(3)発電所の原理を理解するための図や映像
 水力・火力・原子力発電所がどうやってタービンを回しているのか分かる映像や画像

2.道具を元にした自由試行

次の道具を、グループごとに用意する。

太陽電池
ガムテープ
豆電球
モーター
電子オルゴール

指示1:

ここにある道具だけを使って、豆電球を点けてみなさい。

子供たちは一斉に太陽電池と豆電球をつなげ始めた。
しかし、一向に付く気配はない。
「先生!電子オルゴールは、太陽の光に当てると鳴りました!」という子は出てきたが、豆電球は誰も点けることができなかった。

ずっと取り組んでいると、あきらめようとする子が出始める。
その時、次のように話す。

以前教えたクラスでは、全員が点けられました。
今年は全滅ですね。

このように煽ると、俄然やる気を出す。

予め設定した制限時間が近付き、誰も点ける方法を発見できないかなと思った矢先、1人の男の子が第一号で、豆電球を点ける方法を発見した。すると、途端に彼の周りに人だかりができ、たちまち「その方法」は伝播していった。

次のように、机の端にガムテープをベトベト面を上にして貼り、その上で素早くモーターの芯を回転させる。
すると、発電して、モーターにつないであった豆電球が点く。

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3.手回し発電機の中にモーターが入っていることの証明実験

説明1:

実は○○くんが発見した発電方法は、「手回し発電機」の発電の原理なのです。
手回し発電機の中には、モーターが入っていて、モーターを回すことによって電気が起きます。

手回し発電機の中に、モーターが入っていることを証明するために、今度は、「乾電池」と「手回し発電機」をつなげる。
すると、手回し発電機がウィンウィン音を立てて回る。

発問1:

乾電池をつなぐと、手回し発電機が回りました。
このことは、手回し発電機の中に何が入っていることを意味しているのですか?
ノートに書きなさい。

子供たち「モーター」
1人ずつ書かせて、持って来させて丸を付けてもよい。

4.発電にかかるエネルギーを体感させる

次に、各グループに40W電球を1つずつ用意する。
1人1個用意した手回し発電機同士をつなげて、40W電球にもつなげる。

指示2:

この電球は、家庭で普通に使われている電球です。
この電球を、みんなの持っている手回し発電機を回して点けてみよう。

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実際に、発電させると、案外、電球に電気を灯すことが大変な作業であることが分かる。
子供たちは、家電の電力を起こすのには、物凄いエネルギーを使っているのだということを汗だくになって学んでいた。
「やってみて、どうだった?」と尋ねてみると、子供たちは、「すごい、大変!」「疲れた~!」と答えていた。
また、この実験では、一斉に手を離すと、発電した電力によって、しばらく自動的に手回し発電機が回ることも分かる。

5.日本の3大発電のシステムが同じ原理であることを教える

発電の仕組みの動画や画像を使って、アニメーションを使って、
日本の3大発電である「水力」、「火力」、「原子力」の発電はすべて、手回し発電機の原理で発電していることを教えた。
3大発電ではないが、「風力発電」「地熱発電」も同じである。

但し、僅かにこの原理ではない発電方法もある。
次の2つである。これは補足的に説明してもよい。

①太陽光電池
②燃料電池

授業が終わっても、子供たちは名残惜しそうに実験道具に触れ、なかなか片づけようとはしなかった。


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