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山本一美/手回し発電機とコンデンサーでハイブリットカーのしくみを体感



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手回し発電機とコンデンサーでハイブリットカーのしくみを体感(原実践 小森栄治氏)

TOSS福井 山本一美

 概要 新学習指導要領 6年理科「電気の利用」

ハイブリット自動車のしくみを、手回し発電機とコンデンサーを使った実験を通して体感させながら理解させる。(原実践 小森英治氏)

 主な発問指示


 準備物(2人に1つ)

 手回し発電機、電気二重層コンデンサー(スーパーキャパシタ)
 豆電球、プロペラ付きモーター、乾電池、乾電池ボックス、厚紙で作ったタイヤの絵
 提示用パワーポイント資料「Hybridカーのしくみ.ppt(0)」

 指導の流れ

 発電

 手回し発電機を提示

手回し発電機に豆電球をつないで回してみます。どうなりますか?

  • 豆電球がつく 演示   豆電球のVに注意! 6.3V用など
説明
電気を作ることを「発電」と言います。
手で回すことで電気を作っている → 手回し発電機

モーターをつないで回します。どうなりますか?

  • 回る。

グループで協力してやってみよう

   自由試行させ、発見したことをメモさせる。
   いろいろな発見 回す方向と電流の向き、発電機同士を接続など
   

 蓄電

(演示しながら)発電機を回すとモーターが回ります。回すのをやめるとモーターは止まってしまいますね。
発電機を回さなくてもモーターが回るようにするためには、作った電気をどうすればいいですか。

  • どこかに貯める
  • バッテリーに充電しておく
説明
作った電気を蓄えておくと、発電機を回さなくてもモーターを回すことができますね。
電気を蓄えることを、「蓄電」といいます。

電気を蓄えるものにはどんなものがありますか?

  • 充電池
  • バッテリー 
説明
他にこんなものもあります。「コンデンサー」といいます。

コンデンサーにモーターをつなぎます。どうなりますか。

  • 回る
  • 回らない

やってみます。(演示)まわりません。どうしてですか?

  • 電気を貯めてないから

コンデンサーに電気を貯めてみます。2人組になりなさい。一人はコンデンサーを外す役、もう一人は発電機を回す役です。つないで20回まわしたらコンデンサーを外しなさい。

コンデンサーに電気を貯める

コンデンサーにモーターをつなぎます。

  • モーターが回る。
  • このほか豆電球やLEDをつないで点灯時間を比べるなどの実験を入れる。

 発電機とモーター

手回し発電機に電池をつなぐと、どうなりますか?

  • 回る。
説明
発電機はモーターと同じしくみでできています。
発電機(回して電気を作る)= モーター(電気で回す)

このことを使った最先端の技術があります。(プリウスの写真)何ですか?

  • プリウス
説明
ハイブリッド自動車、ハイブリッドカーと呼ばれています。ハイブリッドとは、エンジンとモーターを組み合わせたということです。

 ハイブリット自動車の仕組みを実験


ハイブリット自動車の仕組みを実験してみましょう。

説明
電気をためるものとしてコンデンサー、モーターとして手回し発電機を使います。

2人組になります。 1人がエンジン役で もう1人が制御役です。ハンドルはタイヤです。エンジン役の人はタイヤ(ハンドル)を回します。制御役の人は、コンデンサーにつないだり外したりします。


雰囲気を出すためにハンドルにこのようにタイヤを貼ります。用意ができたら、先生の言うとおりにやっていきます。


 “電機を回す(回し手がエンジン)コンデンサーは外したまま
      → 車がエンジンで走っている

 ▲灰鵐妊鵐機爾鬚弔覆亜僻電、蓄電)タイヤ(発電機)は回したまま
      → ブレーキがかかる(車は急に止まれない)

 コンデンサーをはずし,ハンドルから手を放す。
      → 停車中(アイドリングストップ)

 ぅ灰鵐妊鵐機爾鬚弔覆
      → 車がモーターで発進!

代替テキスト 代替テキスト

 ハイブリッド自動車のメリット・デメリット

ハイブリット自動車のメリットは?

  • 燃費がいい(特に市街地走行時)

デメリットは?

  • 価格が高い。
  • 乗り方によっては効果が出ないことも 

メリットを生かせる利用。

  • 市街地走行
  • 宅配業者
  • タクシー

 参考文献

 新学習指導要領 第6学年の内容 A物質・エネルギー (4)電気の利用

 物質・エネルギー

(4) 電気の利用

手回し発電機などを使い,電気の利用の仕方を調べ,電気の性質や働きについ ての考えをもつことができるようにする。

ア 電気は,つくりだしたり蓄えたりすることができること。

イ 電気は,光,音,熱などに変えることができること。

ウ 電熱線の発熱は,その太さによって変わること。

エ 身の回りには,電気の性質や働きを利用した道具があること。

 解説には「電気を蓄えるものとして,例えば,コンデンサなどの蓄電器が考えられる。」と例示されている。ここで言うコンデンサとは「電解コンデンサー」ではなく「電気二重層コンデンサ(スーパーキャパシタ)」などとばれる比較的大容量のものである。コンデンサは充電池と違って、短時間に蓄電ができるので蓄電の教材とて扱いやすく、手回し発電機との相性もよい。

 コメント

  • ううううううううう - あえう (2012年03月02日 10時07分44秒)
  • いいいいいいいいいいいいい - 名無しさん (2016年07月11日 16時29分35秒)
  • いいいいいいいいいいいいい - 名無しさん (2016年07月11日 16時29分36秒)
  • いいいいいいいいいいいいい - 名無しさん (2016年07月11日 16時29分36秒)
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山本一美手回し発電機とコンデンサーでハイブリットカーのしくみを体感
最終更新時間:2016年07月11日 16時29分36秒
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