手回し発電機はモーターだった！？電気とエネルギーの二面性を体感する実験
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
「電気ってどうやって生まれるの？」「モーターはなぜ回るの？」
こんな素朴な疑問に、教科書の図や説明だけではなかなか実感が伴わないことがありますよね。でも、ある道具を使うだけで、その答えが「体」でわかる瞬間が訪れます。その道具とは、手回し発電機です。実は、手回し発電機は「電気を作る」だけではありません。使い方次第で、電気の正体、モーターの仕組み、そしてエネルギー変換の本質まで、一気に体感できる、とても奥の深い教材なのです。今回は、子どもたちの「発見」と「驚き」を引き出す二つの実験を、動画とともにご紹介します。まずはこちらの動画をご覧ください。たくさんの不思議なことが起こります。
実験① 手回し発電機はモーターにもなる！
「手回し発電機を使ったことはありますか？」と中学生に尋ねると、ほとんどの生徒が「ある！」と答えます。しかし、実は１〜２割の生徒は「見たこともない」というのが現状です。だからこそ、実際に触れて、回して、電気の不思議を肌で感じさせる体験は、知的好奇心を刺激する絶好の機会になります。まずは手回し発電機をLEDに繋いで回してみましょう。LEDが光るのがわかりますね。ここまでは「発電機」としての働きです。
では次に、手回し発電機を乾電池に繋いでみるとどうなるのでしょうか？
なんと、手回し発電機のハンドルが勝手に回り始めます。そう、手回し発電機は「発電機」であると同時に、「モーター」でもあるわけです。この現象の鍵は、手回し発電機の内部に組み込まれたコイルと磁石にあります。電池から流れる電流がコイルに流れると、その電流が磁界の中で力を受け、コイルが回転します。これがまさにモーターの原理です。
つまり、普段はハンドルを回して電気を作る「発電機」として働いている装置が、電気を流すことで「モーター」として働く——この二面性こそが、この実験の核心です。「電磁誘導」によって運動エネルギーから電気エネルギーを生む発電機と、電流が磁界から受ける力で電気エネルギーから運動エネルギーを生むモーターは、実は本質的に同じ構造に基づいているのです。
実験② 発電機同士を繋ぐと、片方のハンドルが回り出す！
次に、発電機をもう一台用意して、二台の手回し発電機を導線で繋いでみましょう。さて、どうなるのでしょうか？
なんと、一方のハンドルを回すと、もう一方のハンドルが勝手に回り始めます。
これは、エネルギー変換の連鎖が起きているからです。ハンドルを回す運動エネルギーが、一台目の手回し発電機の中で電気エネルギーに変換され（発電機としての働き）、その電気エネルギーが導線を伝わって二台目に流れ込み、今度は再び運動エネルギーに変換されて（モーターとしての働き）ハンドルが回る——という仕組みです。
「電気は何に変わったの？」「エネルギーはどこからどこへ移ったの？」という問いが、子どもたちの思考を深めるヒントになります。
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