磁石を外したら電気が消えた!発電所のしくみが手のひらで分かる実験（交流発電）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
ハンドルをぐるぐる回すだけで、電気が生まれる。そんな魔法みたいなことが、実は身近な物理現象でできているとしたらどうでしょうか。手回し発電機のおもちゃで遊んだことがある方も多いと思いますが、今回はその仕組みを「見える化」できる実験装置を使って、電気が生まれる瞬間を観察してみました。
コイルと磁石、これだけで発電できる
こちらの交流発電がよくわかるモデル実験機です。剥き出しのコイルと磁石がセットになっており、内部の仕組みがそのまま目で見える構造になっています。この端子に電圧センサを繋いでみました。
電気というと複雑な機械の中で作られているイメージがあるかもしれませんが、実はコイル(導線をぐるぐる巻いたもの)と磁石さえあれば、発電は起こせます。これは電磁誘導と呼ばれる現象で、コイルの中を通る磁力線の量が変化すると、コイルに電圧が発生するという法則にもとづいています。発見したのは19世紀のイギリスの科学者ファラデーで、現在の発電所のほとんどがこの原理を利用しています。
波打つ電圧、これが交流の正体
コイルを回してみると、次のように交流電圧が発生している様子を捉えることができました。
手で回すとリアルタイムで電圧が発生していく様子を捉えることができます。グラフを見ると、電圧の値がプラスとマイナスを行ったり来たりしながら、波のような形を描いているのが分かります。これが家庭のコンセントから来ている交流(AC)の正体です。一方、乾電池のように電圧が常に一定の向きで流れるものを直流(DC)と呼びます。直流ではグラフはずっとプラス側にまっすぐ伸びる形になりますが、交流ではこのように上下に振動するグラフになる点が大きな違いです。
なぜプラスとマイナスが入れ替わるのかというと、コイルが回転する間に、磁石のN極とS極がコイルを通過するタイミングが交互に切り替わるからです。コイルを通る磁力線の向きが反転するたびに、発生する電圧の向きも反転する、というわけです。ちなみに日本の家庭用コンセントでは、この切り替わりが1秒間に50回または60回も起きています(東日本は50Hz、西日本は60Hz)。手で回すスピードでも電圧の波が見えるのですから、発電所の発電機が高速で回転しているときの電圧変化は、もっと目まぐるしいものになっているはずです。
磁石を外すとどうなる?発電の主役は磁場だった
磁石をとって回してみると、電圧も出なくなりました。この結果から、発電には磁石とコイルの両方が欠かせないこと、そして磁場の変化こそが電気を生み出す鍵だということが、とてもよく分かります。コイルだけをいくら速く回しても、磁石がなければ電圧は発生しません。逆に、磁石を固定したままコイルだけ動かなくても電圧は発生しません。大切なのは、コイルを貫く磁力線の量が「変化」することです。発電とは、力学的な運動のエネルギーを、磁場の変化を介して電気エネルギーに変換する仕組みだと言い換えることもできます。身の回りの発電所では、水力やボイラーの蒸気の力で巨大なタービンを回し、同じ原理で電気を作っています。今回のハンドル回しの実験は、その仕組みを手のひらサイズで体感できる、とても分かりやすい教材だと言えそうです。
お問い合わせ・ご依頼について
科学の不思議やおもしろさをもっと身近に！自宅でできる楽しい科学実験や、そのコツをわかりやすくまとめています。いろいろ検索してみてください！
・科学のネタ帳の内容が本になりました。詳しくはこちら
・運営者の桑子研についてはこちら
・各種ご依頼（執筆・講演・実験教室・TV監修・出演など）はこちら
・記事の更新情報はXで配信中！
科学のネタチャンネルでは実験動画を配信中！
NEW 分解問題集 理科
- ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
７月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月１８日（土）「TIF presents ONE SONG FES. 」（フジテレビ）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」
- 7月23日（木）科学監修 19:00〜 THE突破ファイル（日本テレビ）
- ７月３０日（水） 監修したテレビ番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
