エネルギー変換例を身近で面白い技術で中学生でも判るようにレポート

身近なエネルギー変換例 電気電子・情報工学
身近なエネルギー変換例を画像と動画で解説!面白い実験

エネルギー変換例で身近なものだと、地熱発電を利用して熱を電気に変換したり、ソーラー発電で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換。

石油を燃やして水を沸かして蒸気を作り、タービンを回して電気エネルギーに変換する技術が思いつきますが、私たちの身近なところではまだまだ沢山のエネルギー変換が行われています。

今回は身近なエネルギー変換の面白い技術の一例を、中学生にも判るよにレポートしてみました。

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エネルギー変換例を身近で面白い技術で中学生でも判るようにレポートポイント

  • 身近なエネルギー変換事例は圧電効果・光電効果・ゼーベック効果・トムソン効果など身近なところで利用されている。
  • このほかにも、磁石とコイルを利用して発電する電磁誘導等様々なエネルギー変換例がある。
  • 圧電効果は歪を与えると電圧を発生させ、逆に電圧を加えると歪む。光電効果は光を加えると電圧が発生するが、電圧を加えると光る。ゼーベック効果は異なる金属に温度差を与えると発電するが、電圧を加えると吸熱・放熱する。
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エネルギー変換の身近な一例!叩くと電気に変換?圧電効果が面白い!

今回のエネルギー変換でお話しするのは、圧電効果でピエゾ素子などを利用しています。

圧電効果を利用したスピーカーについては以下の記事でも解説しておりますので、ご覧ください。

圧電効果を利用したスピーカーやイヤホンについて解説!

上記の記事では実際に試していませんが、今回は実際に圧電素子であるピエゾ素子とダイオードとLEDの部品3つを使って叩くいたエネルギーが電気に変換されるのか動画と画像を見ながら実験します。

記事内で解説している通り、圧電素子は叩けばひずみが生じそれが電圧としてエネルギー変換されますし、逆に電圧を加えれば素子の歪が音となり、スピーカーの代わりとなります。

圧電効果を利用した身近なエネルギー変換技術
ピエゾ発電・圧電効果・セラミック素子

圧電効果によるエネルギー変換技術を身近・手軽に体験するための実験回路図です。

回路図詳細について解説します。

ピエゾ素子で発電された電圧は、ダイオードで一方方向に整流しながらセラコンに流れていきます。

なぜ、ここでダイオードが必要になるのでしょうか?ダイオードは無くてもとりあえず動作はしますが、一応保険の為です。

発光ダイオードにはプラスとマイナスの極性があり、逆に電圧をかけると容易に故障してしまう可能性がある為です。

ダイオードを利用してピエゾ素子から発生した電流がプラスの時しか、発光ダイオードのプラス極に電圧がかからないようにしています。

コンデンサーにある程度貯まった電圧は、ダイオードが放電できる電圧まで充電されると放電します。

一工夫として、発光ダイオードを取り外した状態でコンデンサーに充電後、発光ダイオードを取り付けると、明るくそして長ーく光ります。

発光ダイオードを更に長く、明るく点灯するにはどうしたらいいでしょうか?

ヒント:コンデンサーの直列接続と並列接続