プーリー付き手回し発電機を用いて
「もともとあったエネルギーが、そのまま別のエネルギーに変換されるわけではない」ということが、実感できるようにしたとのことでした。
［発問例］ ４００ｇのおもりを１ｍの高さに上げると、４Ｊ位置エネルギーがあることになります。このおもりを落とすエネルギーで発電機をまわして発電させると、位置エネルギーの何％が電気エネルギーになるでしょうか。
ア １００％ イ １００％より多い ウ １００％より少ない
［結果例］ １ｍのところからペットボトル(水を入れて４００ｇにする)の入った袋を落下させる。
発生した電流 ０.２１Ａ 発生した電圧 ３.５Ｖ 落下時間 ６秒
位置エネルギー ＝ 力 × 距離 ＝ ４(Ｎ) × １(ｍ) ＝ ４(Ｊ)
電気エネルギー ＝ 電力 × 時間 ＝ ０.２１(Ａ) × ３.５(Ｖ) × ６.０(ｓ) ＝ １.１(Ｊ)
変換効率 ＝ ｛ １.１(Ｊ) ／ ４(Ｊ) ｝ × １００ ＝ ２８.４(％)
［注］ 豆電球は、１.５Ｖ用だと５００ｇ以上のおもりでないと、点灯しない。
プーリー付き手回し発電機(YAGAMI製)の代わりにマブチモーターを使うと、かなり軽いものでないと実験がうまくいかない。
［参考］「新しい科学３」東京書籍（2012）
【当日の話し合いより】
・豆電球をLEDに変えて同じ実験をすると、変換効率の違いを実感できるだろう。
・手回し発電機をまわす手ごたえや台数で、豆電球とLEDの違いを感じることもできる。
・エネルギーの総和は変わらないということをどう理解させるか。
エネルギーＡ＞エネルギーＡ´のため、エネルギーが減った(消えた、逃げた)と考えてしまいがち。
↓
・熱エネルギーを感じさせるのではどうか。
・熱エネルギーは分子運動による運動エネルギーとも考えられるので、運動エネルギー → 運動エネルギーで何も変わっていないことを理解させる。
「静岡理科の会」１月例会にて
発表：髙橋政宏 問い合わせ先：m-takahashi★ra3.so-net.ne.jp（★を＠に変えてください）
記録：小長井華子 文責：長谷川静夫(科教協静岡)