コンデンサーの電気容量を電流計で!?測ってみよう!

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。 

コンデンサーの充電・放電実験を行いました。この実験はコンデンサーに蓄えられた電気量を手計算で積分して、コンデンサのはじめの電圧と、たまっていた電気量から、電気容量Cを算出するというものです。今年はiPadの動画撮影機能を使って、動画を取りながらの実験となりました。

まずはじめにコンデンサーを5Vで充電してから、放電するまえに電流計を用意します。

電源装置で充電をしました

その際に用いた抵抗は51Ωのものにしました。そして動画撮影機能で、5分間動画を撮影して、その動画を編集(トリミング)して、つないだ瞬間を0秒にします。

撮影後に動画編集をして、スタートの時間をそろえる。

動画再生をおしてから、停止をして、下で時間を調整していくと、10秒毎の電流計を落ち着いて読むことができる。

そして0秒から10秒毎の電流計のメモリを読んで、書き込んでいきます。メモリを読み取り後は、データ解析をして、手計算で積分をしていきます。

5分データをとりました。グラフにすると次のような感じ。きれいです。

手を動かしながらの積分であったためか、生徒も楽しそうに、数学の意味を考えながら計算をしていたようです。その後、積算をして、電気容量を求めると、1Fにかなり近い値になった班が多く出ていました。

生徒が計算をしたあとに、EasySenceV-HUB8をつかって、放電曲線を目で見て確かめるという演示実験も行いました。入試問題でもよく出てくる放電曲線、一度実験をして見ておきたいですよね。

リアルタイムで電流の減っていく様子が確認できるところが良いところ。

積分も簡単です。

次年度はEasySenseを班の数かって、センサー実験をいよいよ導入しようと考えています。いろいろやってみよう!

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。