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TOSSランドNo: 1132055 更新:2012年12月04日

4年理科・東京書籍2電気のはたらき(9)光電池は地球を救えるか?


誰でもできる楽しい理科授業  東京書籍版

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4年「電気のはたらき」 (9/10)光電池は地球を救えるか? 

              作成者 福島アンバランス 大堀 真   福島メーリングリスト推薦

【 準備物 】

1 ゼネコン(手回し発電機)10台。
2 60ワット程度の電気スタンド(白熱電球に限る)
3 ソーラーパネル。
4 豆電球(ソケット付き1.5V球は切れるので、必ず2.5V球を使うこと)
  一本バラのもの10本。三本組のもの10本

指示1:

これから、手回し発電機を配ります。班に二台です。(二人に1台見当である)
    手回し発電機を二台、豆電球を二つずつ持っていきなさい。

    1 発電機に、豆電球をつながずに、手でグルグル回してごらんなさい。次の人と交代しなさい。
      発電機はかんたんに回りましたか?(軽い軽い!)

    2 では、豆電球をつないで回してごらんなさい。次の人と交代しなさい
      発電機はかんたんに回りましたか? (重くなった。)

    3 次に、三本束ねた豆電球を渡します。取りに来なさい。
      手回し発電機で、三本束ねた豆電球をつけようと思います。
      発電機のハンドルはさっきより重くなると思いますか。

    4 やってごらんなさい。(重い重い!)

発電機を一度回収する。

発問1:

このように、電気を起こすためには、外から力を加えなくてはなりません。

では、実際の発電所では何の力で発電機を回しているのですか。
主なものは三つあります。(水力・火力・原子力)

説明1:

現在、火力発電が三分の二、原子力が約三分の一、水力が数%という割合です。
火力発電に使う石油はあと40年、石炭でも230年でなくなってしまうと言われています。
原子力発電に使うウランは70年ぐらいは持つと言われています。
計算のしかたで多少の変化はありますが、
いずれみんなが大人になるころには、これらのエネルギー源はなくなってしまいます。

そうなったら、テレビも写りません。
ゲームもできません。
ごはんも炊けません。
クルマも走りません。
外国にいくのなら「帆船」で行くしかありません。
飛行機も飛べないのです。銀行からお金をおろすこともできません。
銀行のコンピュータも止まってしまいます。

エアコンも効きません。冬になっても石油ストーブはたけません。
お魚を取りに行く船も動きません。
野菜を収穫しても、店まで持ってくるトラックが動きません。
そうなったら、人類はバタバタ死んでいくでしょう。・・・・・・・・・・・・・・・・・

発問2:

ところで、半永久的になくならないエネルギー源をみんなは知っています。
何ですか。(光電池、太陽電池)

そうです。
光電池は、太陽が輝いてさえいれば発電することができます。
では、光電池、太陽電池は、日本のエネルギー危機を救うことができるでしょうか。
できると思う人は「できる」。
できないと思う人は「できない」と書きなさい。

発表させる。人数分布を記録する。(板書する)理由が言えるなら聞く。

指示2:

では、ある実験をしてみることにします。

ごらんなさい。ここに、60Wの電気スタンドがあります。
手回し発電機が何個あったら、スタンドがつくでしょうか?
予想をノートに書きなさい。

★ 予想を聞く(根拠はいらない)

指示3:

では実験してみます。○○君、出てきなさい。

(ゼネコンの出力端子を、電気スタンドのプラグにつなぐ)
 回してごらんなさい。・・・・・・・・・・・・何の変化も起きない。

では、□□さんと△△君、出てきなさい。
発電機を二台にしてみます。
(二台直列つなぎにする。必ず極性を合わせること)
回してごらんなさい。・・・・・・・・・・・駄目である。

★以下同様にして、三台・四台・五台と増やしていく。
 五台目あたりから、かすかにフィラメントが赤くなりはじめ、
 七~八台になると、目で見てはっきり確認できるぐらいフィラメントが
 赤熱するのがわかる。

 時間があれば十台まで増やしてみる。

説明2:

なかなか、大変ですね。
では、電気スタンドの電源プラグをコンセントに差し込んでみましょう。

(おお、明るい!)
この小さな電気スタンドひとつを、明るく光らせるためには、
みんなが使った手回し発電機が50台以上必要です。

みんながソーラーカーに使った光電池、およそ1.5Wの出力です。
この手回し発電機、約1.5Wの出力です。
だいたい同じです。
と、言うことは、このスタンド一つつけるのに、
みんなが使った太陽電池が五十枚以上必要だということになります。
電球一個で、太陽電池50枚です。

発問3:

一軒の家はおよそ3キロワットの電力を使います。
この小さな光電池、みんなが使った光電池、何枚分の電力なのでしょうか?

光電池の出力を1.5Wとして計算してみましょう。
3キロワットは、3000ワット、3000÷1.5=2000
一軒の家の電力をまかなうのに、この光電池ならおよそ2千枚必要です。

★ 太陽電池は日本のエネルギー危機を救えると思いますか。
(挙手で人数確認)     

 もう一つ、大事な情報を与えておきたい。

発問4:

それでは、日本中の全部の家に、光電池、太陽電池を取り付けたら、
日本の電力の何%をまかなうことができるでしょうか。
何%まかなうことができる、とノートに書きなさい。

予想を聞き、人数分布を記録しておく。

説明3:

現在の試算、試みの計算によると、
日本中の家という家すべての屋根に太陽電池を取り付けても、
2030年の電気需要のわずか3%しかまかなうことができません。
それに、太陽電池は、ちょっとでも雲があると、電力ががたっと落ちます。

発問5:

さて、太陽電池は日本のエネルギー危機を救うことができるでしょうか? 

この発問をして終わる。ここまでおいつめられると、
さすがに、「太陽電池がエネルギー危機を救える」という子はいない。

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