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担当者
越桐國雄
問い合わせ先
koshi@cc.osaka-kyoiku.ac.jp
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物理分野プログラム 理科教育講座
領域
基礎科学(教科の基礎、発展的学習)
教材の形式
動画、画像, 実験・実習
研修、講座、授業
学校授業(小中高)
教科、科目

【小専理科物理分野】「電気の利用」蓄電

【対 象】 小学校第6学年

【学習指導要領】 小学校6年理科 A 物質・エネルギー(5)電気の利用

【目的・ねらい】

 コンデンサーは電気を蓄える働きをする。手回し発電機で発生させた電気がコンデンサーに蓄えられることを確かめる。その際,電気の蓄えられたコンデンサーに豆電球や発光ダイオードをつないで,それらが光ることを調べる。また,豆電球と発光ダイオードはともに電気エネルギーを光エネルギーに変換しているが,その割合がことなるため,同じ明るさの続く時間が異なる様子をみる。

【原理の説明】 

 従来のコンデンサーに蓄えられる電荷量はそれほど大きくなかったが,電気二重層キャパシタの登場によってこれまでと比べて著しく効率の高まったコンデンサーが作られるようになった。ここでは,この大容量のコンデンサーを用いて手回し発電機によって作られた電気を蓄電する。また,これを確認するため豆電球や発光ダイオードを接続する。消費電力は豆電球は0.45W,発光ダイオードは0.15W程度であるが,豆電球では熱によって失われるエネルギーが大きいため,発光ダイオードに比べて速やかに明るさを失うことが確かめられる。

【材料・器具】

 コンデンサー(4.7F/2.3V ,ミノムシクリップ付き),手回し発電機,ソケット×2,発光ダイオード(低電圧1.5V),豆電球(1.5V/0.3A),ストップウォッチ,デジタルマルチメーター

【実験手順】

(1) ソケットに豆電球を入れたものと,発光ダイオードを入れたものを準備する。
  発光ダイオードの正極は豆電球の赤い導線につながっていることに注意する。
(2)  手回し発電機にコンデンサーをつなぎ,極性を間違えないようにハンドルを20回まわす。
(3) ハンドルを回しながら,コンデンサーを手回し発電機からはずす。
(4) コンデンサーに取り付けてある導線クリップに豆電球のソケットの導線を接続し,ストップウォッチを
  スタートさせ,暗くなるまでの時間をはかる。
(5) コンデンサーの両端をショートさせてしばらく置く。
(6) 再度(2)からの手順を繰り返す。ただし,(4)では発光ダイオードのソケットに取り換える。
 

【ポイント】

☆手回し発電機を止めてから,コンデンサーをはずすと,その間にコンデンサーにたまった電気が
 放電してしまうので,コンデンサーを回しながらはずすようにする。
☆コンデンサーに充電するときに極性を逆にすると危険なので注意する。
☆コンデンサーに充電するとき最大電圧を越えないように注意する。