手回し発電機

発電機は、力学エネルギーを電気エネルギーに変えることができます。発電機のハンドルを手で回してく ださい。ハンドルを速く回転させると、発電量が増します。

手回し発電機を組み立て、発電力を調べましょう。

手回し発電機とジュールジープの組み立て
（組み立て説明書1A および 1B、15 ページの手順 16まで）

• モデルが正常に機能するか試してください。軸受 け筒をゆるめる と、摩擦を減らすことができます。
• プラグを互いにしっかりと差し込みます。
• 実験を始める前に、ジュール(J)読み取り値を「0」 に戻します。

実験の設定
ジュールジープのスタートラインを決めます。

回転と前進
手回し発電機で60 秒間にどれだけ電気エネルギー （ジュール（J））を蓄積できるか調べ、蓄積したジュ ールでジュールジープがどれだけ遠くまで走れる か調べます。

1. まず生徒は、60 秒後に蓄積されるジュールの予 測値を座標形式でグラフ作成します。
2. 発電機のハンドルを60 秒間回してどれだけジュ ールを蓄積できるか各自が調べ、測定結果を10 秒 間隔で読み取って記録し、予測を書いたのと同じ 座標に測定結果をグラフ作成します。
3. 蓄積されたジュール量でジュールジープがどれ だけ遠くまで走れるかを調べます。

測定結果にばらつきがありますが、蓄積されたジュ ール量によってジュールジープが走る距離に違い があることを生徒たちに確かめさせます。

生徒には以下のように質問して、調べたことを見直
してもらいます。
• 何に基づいて、予想を立てましたか？
• 自分の測定結果を説明できますか？
• 測定結果からパターンや傾向を見つけることが できますか？

同じ時間の場合、蓄積されるジュール量はハンドル を回す速度に正比例します。
• 測定結果の科学的な有効性は、どのようにして確 かめましたか？

測定結果の一貫性を保つため、ジュールジープを 同じ地点からスタートさせて、路面の状態を同じに するために、生徒たちは実験を何度か繰り返す必 要があります。

豆知識
歯車に遊びがあると回転方 向にむらが出ますが、これ が出力速度に影響すること はありません。

シフトアップ
（組み立て説明書1A および 1B、16 ページの手順 1まで）

組み換えた手回し発電機で60 秒間にどれだけジュ ール(J)を蓄積できるか調べ、蓄積したジュールでジュ ールジープがどれだけ遠くまで走れるか確かめる 作業を行います。

1. まず生徒に、手回し発電機の歯車を組み換えても らいます。次に、歯車の特性に関する自分の知識に 基づいて、60 秒間で蓄積できるジュールの予測値 を座標形式でグラフ作成します。
2. 発電機のハンドルを60 秒間回してどれだけジュ ールを蓄積できるか各自が調べ、測定結果を10 秒 間隔で読み取って記録し、予測を書いたのと同じ 座標に測定結果をグラフ作成します。
3. 蓄積されたジュール量でジュールジープがどれ だけ遠くまで走れるかを調べます。

測定結果にばらつきはありますが、蓄積されたジュ ール量は大幅に増えているはずです。ジュールの 蓄積量が60% 増えることを生徒が予測できれば理 想的です。ジュールジープが走る距離は、蓄積され
たジュールの量によって異なります。

ヒント
エネルギーメーターは、毎 回実験前にリセットしてくだ さい。

変更された点を見つける
手回し発電機とジュールジープの効率に影響する 変数を最低3 つ見つけて書きとめ、それらをわかり やすく説明します。

たとえば、歯車の交換、ハンドルの長さ、ハンドル の回転速度、ハンドルを回す腕力や持久力、発電 機の構造的安定性からの効果などが考えられま す。ジュールジープの効率は、車体の重さや歯車の 仕組み、摩擦、路面に影響されます。

豆知識
食べ物のエネルギー生産 力を表す単位は、カロリー （cal）です。 一般に1cal は、4.2 Jとされ ています。