みちともブログ

一部上場企業でシステムエンジニアとして情報社会の第一線で15年間働き、さらにその後17年間高校教師として教育現場の最前線で子供たちの教育にあたって、さまざまな経験を積みました。社会人経験者教員としての経験をもとに、みんなの暮らしや教育の課題・悩みを解決する方法を紹介します。

自由研究・課題研究のアイデア:身の回りの磁力線から発電してターンテーブルを回すことができました。

f:id:michitomo2019:20200228154537j:plain

 小・中学生の行う自由研究、高校生の課題研究でテーマを決めるのは、アイデアがなかなか浮かばないので大変です。

 ところで、私は、 
 コンセントや電池を使わずに、ファンヒーターを動作させているときの電気コードの周りに発生する磁力線から発電を行い、ターンテーブルを回すことに成功しました。

 もちろん、太陽電池などの電力も使っていません。

 そこで、自由研究、課題研究のテーマ選びの問題解決に、「電気コードの磁力線での発電」を紹介します。

 

f:id:michitomo2019:20200228180348j:plain



発電装置、延長コード、ターンテーブル、電気製品を使って発電します。

f:id:michitomo2019:20200228180338j:plain


 使ったものは、発電装置、延長コード、ターンテーブル、電気製品(ファンヒーター)です。簡単に説明しますね。

電子部品を使って、発電装置を作りました。

 電流センサ、ブリッジダイオード、ユニバーサル基板などの電子部品を使って、発電装置を自作しました。半田付けを行いますが、部品が少ないので1時間もかかりませんでした。

 部 品

  電流センサ  CTL-6-P-H 900円程度(マルツオンライン)

  ブリッジダイオード SDI260 30円程度(秋月電子通商)

  ユニバーサル基板 60円程度 (秋月電子通商)

 

磁界を取り出すために専用の延長コードを作りました。

 ベター小形キャップ(平形コード用)、平形コード、テーブルタップを使って作りました。

  ポイントは、平形コードを2つに割いてから、発電装置の電流センサの空洞に平形コード1本づつ通して、ベター小型キャップまたはテーブルタップにねじ止めすることです。

 部品は、ホームセンターで購入できます

電気コードに電気を流すために、AC100Vの電気製品が必要です。

 今回の実験では、ファンヒーターを使いました。AC100Vを使うものであれば、何でもいいです。消費電力が大きいほうが、発電量は大きくなります。

発電した電力をターンテーブルの回転に使いました。

 太陽電池で動作するターンテーブルを改造しました。900円程度でアマゾンで購入できます。

 改造は、下の写真のように行います。

 今回は、自作発電装置で回転させるために改造しましたが、この改造を行うことで、太陽電池でなく乾電池2本など外部からの電源でも回転させることもできるようになります。

 

 

f:id:michitomo2019:20200228180405j:plain




電気コードの周りの磁力線から電流センサを使って電流を作ります。

 中学校の理科で、砂鉄を使って磁石の周りに磁力線が発生しているのを見たことがあると思います。

 これと同じように、電気が流れるとその周りに磁力線が発生します。

 つまり、パソコンやエアコン、電気ストーブなど電気製品を使っている時、目には見えませんが、その電気コードのまわりから磁力線が出ています。

 この磁力線が電流センサの中を通ると、今度は、電流センサに電流が発生します。

 写真を見ると波みたいですよね。これを交流といいます。

 この電流センサに発生した交流の電流を、ブリッジダイオードを使って直流の電流に変換してターンテーブルの電源にしました。

f:id:michitomo2019:20200228180654j:plain



f:id:michitomo2019:20200227191214j:plain

 

 

電気製品の消費電力によって、発電量が変わります。

 今回使ったファンヒーターには、FAN,MIDとHIGHの切り替えがありました。

 この切り替えスイッチによって、ファンヒーターの消費電流が変化するため、電線の周りの磁力線の量が変化して発電量が変わり、ターンテーブルの回転速度が変わりました。

 

 (ファンヒーター)    ――――  (ターンテーブル)

FAN (消費電流 少)  ――――  とてもゆっくり回転

MID (消費電流 中)  ――――  ゆっくり回転

HIGH(消費電流 多)  ――――   早く回転

 

自作ターンテーブルには、メリットがたくさんあります。

部屋の中でも回転します。

 太陽電池方式だと照明が十分に当たらない場所では回転しませんでしたが、今回製作したターンテーブルは部屋の中でも回転します。

 

ターンテーブルのためのコンセントや電池が不要です。

 部屋の中で電気製品を動作させるだけでターンテーブルが回転します。使う電気製品はエアコン(AC100V)でも電気ストーブでもなんでもいいです。

 

メンテナスフリーです。

  電池を使わないので、電池の交換などのメンテナンスがいりません。

 

部屋のデコレーションに最適です。

 電源スイッチもないので、全くターンテーブルに触れる必要はありません。そのため、何気なく好きなものを格好よく飾ることができて、部屋のデコレーションに最適です。

 

自由研究、課題研究でこのように進めたらどうでしょうか。

 「身の回りのあるものからの発電」をテーマとして自由研究・課題研究にいかがですか?

 研究のポイントは、

1 電気コードに流す電流とターンテーブルの回転速度の関係

 たとえば、電気ストーブ、エアコン、扇風機を使ってパワーの切り替えることで、電気コードの流す電流を変えることができます。

 また、回転速度は、1分間に回転する数を数えることで測ることができます。

2 電流センサの数と回転速度の関係

 電流センサの個数を変えて回転速度がどう変わるか調べても面白いと思います。

3 ターンテーブルのほかに発電した電力で何を動かすことができるか?

 発電した電力の使い道を考えて、試してみるのも面白いと思います。

 

まとめ

 自由研究、課題研究のテーマとして、「電気コードの磁力線での発電」を紹介しました。

 どうですか? 電気コードから磁力線が出ているなんて意識していないので、そこから発電できるなんておもしろいと思いませんか?

 

 独創性ダントツですよ!

 

 なお、以下のサイトにもたくさんのテーマが紹介されています。

 参考になります。

自由研究のテーマがもりだくさん!小学生・中学生をお持ちの保護者様向け夏休みの宿題解決策特集

 

 質問、コメント待ってます。