センサーを使ったコンデンサーの充放電実験（イージーセンスV-Hub）
バカロレア校ではセンサー機器をつかった実験が一般的です。私も数年前、群馬国際アカデミーの理科の授業を見学させていただきました。そのところ、単振動の実験をみさせてもらいましたが、センサーを使って周期を測定していて、また生徒はグラフ電卓を一人が１つずつ持ち込んでいたのが印象に残っています。
高価なセンサー機器です。予算のこともあるので、センサーを少しずつ買い集めていき、とうとう生徒の班の数のセンサーがそろいました。そんなわけで満を持してのセンサーをつかった生徒実験を行いました。
私がやりたかったのがコンデンサーの充放電実験。いままでは電流計を用いて行っておりましたが、アナログであり、何度も確認をしながら、I-tグラフを描いていました。それがイージーセンスを使えば、リアルタイムに放電曲線が描かれていくところがやはり感動です。
iPadとはBluetoothで無線接続ができます。
１時間のうちに何度も実験ができるというセンサー機器の特徴を使って、３種類の抵抗（１０オーム、５オーム、２０オーム）で放電をさせて放電曲線の様子を見てみました。
まずは充電をして…
放電時にイージーセンスの電流センサで、回路に流れた電流を計測します。
電流センサは無接続でもはじめに０ｍAになっていないので、補正が必要です。
実験後に領域積分で、コンデンサーに溜まっていた電気量を見積もってから、電気容量を計算すると、１Fに近い数字となりました。
放電曲線です。最大値がすぐにわかります。
積分も一発でできてすばらしい。今までは長方形をつくっての手計算でした。生徒もこの機能には驚いていました。
手計算もそれはそれで意味がある作業だとは思っています。が、時間がかかる…。
こちらは抵抗を２０Ωにしたときの放電曲線
こちらがその結果です（生徒のグラフと結果）。
グラフの概形です。
これは別の班のグラフの概形。
それぞれのデータから電気容量を求めるとこのような結果に。
こちらは別の班の結果です。
領域積分をすると、どの抵抗を使っても4000mCに近い数字になるとことが面白いですね。誤差率はとりあえず出させてみました。
こちらの理論についても合わせてご覧ください。
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