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モノづくり×自由研究

自由研究のものさし

  • 難しさ

  • 時間

    1 時間

  • 費用

    1,000 円程度

  • 場所

    室内

  • 学び

    電磁誘導

  • 監修：川村康文（東京理科大学 教授）
  • 協力：安藤 百合子，相原 沙弥（東京理科大学 川村研究室）
  • [2015年7月 掲載]
自分で発電ができちゃう！ 手回し発電機を作ろう

くるくる回して楽しく発電！

  • 資源・エネルギー
  • 小学校 低学年
  • 小学校 中学年
  • 小学校 高学年
  • 中学生

    • キャップ付きペットボトル 1本

      • 500mlのもの

    • ストロー 1本

      • ネジがちょうど入る太さのもの

    • アルミホイル

    • ペットボトルキャップ 1個

    • ネジ・ナット 各1個

      • ストローにちょうど入る太さのもの
      • ネジの長さ：2cm～3cmくらい

    • LED 1個

      • 直径1cmくらいのもの

    • 太いゴムバンド 1個

      • 円周40～50 cmくらいのもの

    • 銀クリップ 4個

      • 黒いクリップは電気を通さないのでダメ

    • 導線 黒と赤を１本ずつ

    • モーター 1個

      • 導線と歯車がセットになっているもの

    • 段ボール

      • 大きさ：60cm×30cmくらい
      • 厚さ：2mmくらいのものがはさみで切りやすいのでおすすめ（5mmくらいでもOK）

    • スポンジマット

      • 大きさ：15cm×10cmくらい
      • 100円ショップなどで売っています

    • ビニールテープ

    • 両面テープ

    • 接着剤

    • コンパス

    • はさみ

    • カッター

    • 千枚通し

    • 油性ペン（赤）

保護者の方へ

※ここに示した準備物やその大きさ等は，今回の実験を撮影するときに実際に使用したものです。子どもたちが工作や実験をしやすいようにそのまま示しましたが，あくまでも目安としてお考えください。

  • 発電機本体を作る

    コンパス・はさみ・カッターを使って，段ボールから次の形を作ります。

    • ・直径20 cm（半径10 cm）くらいの円を２つ
      ・18 cm×8 cmくらいの長方形を１つ

    • どれくらい円をきれいに作れるかが，この実験の成功のカギをにぎっているよ！

    2つの円の中心と，長方形の中心に穴をあけます。穴は，ストローがぎりぎり入るくらいの大きさになるようにします。

    穴をあけるときは，千枚通しなど先のとがったもので穴をあけたあと，はさみなどを使って少しずつ穴を大きくしていくのがコツだよ！

    円と長方形を固定します。

    • 2つの円を両面テープではり合わせます。

      ストローを円と長方形を重ねた厚さと同じ長さに切ります。

      ストローの中にネジを入れ，円と長方形に通します。ネジは円から長方形に向かって入れ，ナットでしっかりと固定します。

    円の側面にゴムバンドをはめます。
    次に，ペットボトルキャップを接着剤や両面テープで円のはしに取りつけます。

    • 両面テープを使う場合は，何重かに厚く重ねると，しっかりとりつけられます。

    スポンジマットを加工します。

    • スポンジマットを切り，5 cm×7 cmくらいの長方形を2つ作ります。

      長方形に切った2つのスポンジマットに，モーターの直径よりもやや小さい正方形の穴をあけます。

      2つのスポンジマットを重ねてモーターが穴にちょうど入ることを確認したら，両面テープで2つをはり合わせ，正方形の穴にモーターをはめこみます。

    モーターの導線の先のビニールの 膜 （まく）は，むいておきましょう。むき方は写真を参考にしてください。ビニールを取ったら導線の先をねじっておきましょう。

    スポンジマットに穴を開けるときは少し力が必要です。カッターで指を切らないように十分注意してください。

    モーターをはめこんだスポンジマットを円に重ねた長方形に取りつけます。長方形の短い方の辺で，ちょうどモーターの先の歯車が円のゴムバンドにしっかりと当たる位置に，両面テープではりあわせます。

    歯車がゴムバンドにしっかりくっついていることがとても大切だよ。最初に両面テープで仮どめをして，ゆっくりと回してみるといいよ。
    歯車が浮いてしまうところがあったら，その場所にセロハンテープなどをつめて，浮かないようにしよう。

  • ライトの部分を作る

    ペットボトル本体を加工します。

    • ペットボトルの上側1/3ほどの丸い部分を切り取ります。

      切り取った部分の内側を鏡にするために，両面テープでアルミホイルをはります。

      • ペットボトルの切ったフチで指を切りやすいので，アルミホイルの余った部分を外側に折り返し，ビニールテープで固定します。

    ペットボトルキャップを加工します。

    • キャップを取り外し，千枚通しで2か所に小さな穴をあけます。

      スポンジマットをキャップの中に入るくらいの大きさに切り取り，厚さを半分にして2つに分け，それぞれ穴を2か所ずつあけます。

      内側から，LED→スポンジ→キャップ→スポンジの順になるようにLEDの2本の足を穴に通します。完成したら，切り取ったペットボトルにもう一度キャップをつけてください。

    LEDはプラスの方の足を赤くぬっておくといいよ。LEDの足が長いほうがプラスです。

    それぞれを導線でつなぎます。

    • 2本の導線を，銀クリップの持ち手に巻きつけます。

      • 導線の先にビニールの膜（まく）がついている場合は，むいておきます。ビニールを取ったら導線の先をねじっておきます。

      黒い導線でLEDのプラスの足（赤くぬった方）とモーターの黒い線をつなぎ，赤い導線で残りのLEDの足とモーターの赤い線をつなぎます。

      これで，手回し発電機の完成です！

  • LEDが点灯するか実験する

    完成した手回し発電機の取っ手（ダンボールにはりつけたキャップ）をつかみ，時計回りに回して，LEDが点灯するか確認しましょう。

    • モーターは発電機にもなります。

    • 回す向きを逆にしたり，導線のつなぎ方を逆にしたりするとLEDが点灯しないのは，なぜでしょうか。

    • 円盤を小さくしたら，どのような変化が見られるかな？

    • LEDを豆電球に変えても同じような現象が起こるか試してみよう！

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