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これまでの大科学実験

実験27「なわとび発電」

導線をくるくる回すと、地球の磁界を導線が回転することによって誘導電流が発生する。250人が導線をまわし、豆電球をつけることに挑戦。

※番組の配信は2014年3月31日をもって終了しました

コラム今回の実験 「なわとび発電」

 実験07「人力発電メリーゴーラウンド」に続いての発電実験です。実験07のときは36人で遊園地のメリーゴーラウンドを動かすことに成功しました。今回は250人ですからさらに大がかり。しかも、豆電球1個を付ければいいのですから簡単そうですが、実際はそうはいきませんでした。何が違ったのでしょう?

 まず、発電の仕組みを見てみましょう。今回の大科学実験の冒頭で、手回し発電機が出てきました。実験07のときにも書きましたが、「発電」と「回転」は切っても切れない関係にあります。風力発電や水力発電では風車・水車の回転が発電機につながっています。火力、原子力、地熱などでは、熱で水を沸騰させ、蒸気の力でタービンを回します。人力発電メリーゴーラウンドでは、自転車のペダルの回転を発電機につないでいました。

 そして、発電機の中身とは、磁石と導線を巻いたコイルです。今回の「なわとび発電」では磁石は足下の地球です。そして、コイルを巻かずに伸ばした導線を回転させました。おわかりでしょうか? 「人力発電メリーゴーラウンド」では、ペダルをこいだ回転を発電機につないでいましたが、今回の「なわとび発電」では、発電機そのものの一部(コイル)にもなっているのです。

 少人数での実験でもわかるように、なわとびの回転をそろえないと、せっかく発電しても打ち消しあってしまいます。ですが、この「回転をそろえる」は発電機を使う場合はあまり気にしなくても大丈夫。長い導線は巻かれてコイルになり、1つの塊として一緒に動くからです。

 作り出せる電気は導線の長さと動かす速さで決まります。だから、6キロメートルもの長い導線が必要になりました。でも、それにしても長すぎると思いませんか? たった1ボルトの豆電球をつけるだけなのに……。実はもう一つ、発電量を決めるポイントがあります。それは磁石の力。

 地球はとても大きな磁石ですが、その力は強いとはいえません。もっと強い磁石を使えば、あそこまで長い導線でなくてもすみ、回転を合わせることにも成功したかもしれませんね。

詫摩雅子/日本科学未来館

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