未来を創ろう！地球を救う科学技術を学ぼう！　国立大学55工学系学部ホームページ

はじめに

　今回は、再生可能エネルギーの一つ、太陽光発電に着目して実験をおこないます。太陽電池に光をあてて生じた電気を測ったり、太陽電池でLEDを光らせたり、モーターを回したり、紙も使っておもちゃを工作したりすることを通じて、エネルギーへの理解を深めましょう。

用意するもの

• 太陽電池
• LED
• 太陽電池工作用モーター
• デジタルマイクロメーター（テスター）
• 電気スタンド（電球型のもの、LED電球も可）
• ものさし（30cm程度）
• 画用紙
• セロハンテープ
• ハサミ
  （実験１－４ですべてが必要ではありませんので、おこなう実験に合わせて用意してください。）

太陽電池

１Wソーラーパネル　電子部品販売店やネット通販で手に入ります。
他の太陽電池でも出力が１W, 電圧が５V程度のものなら大丈夫です。
リード線がないものを買った場合は、自分でリード線を半田付けします。
リード線の先にコネクタがついている場合は、外します。

今回使用したもの

最大出力：0.935W 開放電圧：5.5v 短絡電流：170mA
https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-04J7
コネクタはカッターナイフで外しました。

LED

φ5着色赤色LED　電子部品販売店やネット通販で手に入ります。 他の色でも良いですが、必要電圧が１－３V程度のものにしてください。 ５V用のLEDは、今回使用した5.5Vの太陽電池では光りません。

今回使用したもの

順電圧:1.8～2.4V　輝度:25～50mcd
https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-4FE3

太陽電池工作用モーター（ソーラーモーター）

模型販売店や電子部品販売店、ネット通販で手に入ります。
太陽電池用でなくても良いですが、数十ｍA程度の電流で回るものを選んで下さい。

今回使用したもの

ソーラーモーター03
http://www.tamiya.com/japan/products/76011/index.html

デジタルマイクロメーター

今回使用したものは廃盤ですが、同様の製品が電子部品販売店で2000円前後でも売っています。ネット通販でも手に入ります。
mAの電流を測れるものにしてください。

実験１： 電球を離していくと太陽電池の電流はどう変化する？

電球（LED電球）の光をあてながらデジタルマルチメータ（テスター）で太陽電池の電流とを測定しよう。
電球と太陽電池の距離も物差しで測って、測定できたら、距離を変えながら記録してグラフにまとめてみよう。

ヒント１：光はまっすぐ進む。
ヒント２：LED電球の光はほぼ均一に、距離が離れるほど、広がっていく。
ヒント３：太陽電池の電流の大きさは、照らした光の強さにほぼ比例する。
ヒント４：四角錘の高さと底面の面積の関係は？

発展クイズ：考えてみよう

Q.1　LED電球と太陽光では実験１の結果はどう違うだろうか？

ヒント：地上では、太陽の光はどう進むだろうか？

Q.2　太陽電池は太陽光に対し、どの向きに置くと良いだろうか？

ヒント：どの角度が一番多く、太陽光があたるだろうか？

実験２：太陽電池を２つつなげると電流と電圧はどう変わる？

太陽電池を２つ用意して、2つの太陽電池をつないで電流と電圧を測ってみよう。

ヒント：２つの乾電池をつなぐ、2種類のつなぎ方と同じ！

実験３：太陽電池を使ってLEDを光らそう！

LEDを直接太陽電池のリード線につないで、電球（LED電球）の光や、太陽光をあてると、LEDが光ります。

実験４：太陽電池を使ってモーターを回そう！

画用紙でプロペラを作って、ソーラーモーターの回転軸にセロハンテープで貼り付けます。太陽光や電球の強い光を太陽電池にあてるとプロペラが回ります。LED電球の場合は、太陽電池にかなり近づけないと回りません。

発展工作：太陽電池とモーター、LEDと、画用紙を使っておもちゃを作ろう！

設計図を描いて、画用紙とモーター、LEDをどう使うか考えてから作ろう！

東京農工大学
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