公益社団法人 応用物理学会 九州支部
リフレッシュ理科教室
ver.7 (180816 改訂）

はつ でん きプロペラ発電機
担当者：堀江 雄二（鹿児島大）
じば

へんか

で ん じ ゆ う ど う げんしょう

コイルの中をとおる磁場が変化することによって発電する「電磁誘導現象」を使って，回転のか

そ う ちエネルギーを電気のエネルギーに変える装置を作ります．
ざいりょう

ど う ぐ

１．材料と道具
じしゃく

ちょっけい

あつ

＊強力フェライト磁石 ４個（直径 19 mm, 厚さ 5 mm）
ちょっけい・ エナメル線（直径 0.2 mm）をまいたミシンのボビン
かんでんち・ 発光ダイオード（LED） 1.2 V 用（乾電池でもつくタイプのものが発光しやすい）あつ＊ポリスチレンボード（カラーボード 5 mm厚）
そこ

あつ

とうめい

＊厚紙

＊透明シート（OHP シート）

ちょっけい・ 飲みおわったペットボトル（底に直径 7 mm くらいのあなをあけたもの．キャップつき）
ちょっけい＊手芸用ビーズ（直径 6 mm くらい）
あっちゃく

＊ゴムバンド（太めのもの）

あっちゃく

・ 圧着スリーブ＊平ペンチ（圧着スリーブをつぶす工具）とうめい＊ゼムクリップ（大，2 個） ＊透明テープ＊紙やすり＊両面テープ

はり・ かぎ針（ペットボトルの中からゴムバンドを引っぱり出すためのもの）＊はさみまい＊千枚とおし＊ラジオペンチ

じょうぎ

＊定規

＊えんぴつ

しるし

＊印 のものは 100 円ショップで手に入れられます．
２．作り方
2-1 発電部分を作る
まちょっけいりょうたん(1) ミシンのボビンに巻かれたエナメル線（直径 0.2 mm）の両端の 1〜2 cm （LED の足の長どう

どうさくらい）を紙やすりでけずり，銅線をむき出しにさせる．（写真①） このとき，銅線が細くどう

こ て い

どう

せんたん

どうて切れやすいので，銅線のねもとを指で固定し，銅線の先端を紙やすりではさんで，銅せんたん

線の先端に向かってかるく引きぬくようにして何回かかけるとよい．

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どう(2) 写真②のように銅線のむき出しにした部分を LED の足にまきつける．もう一方もまきつける．
あっちゃく

きんぞく

つつ

(3) 写真③のようにまきつけた上から圧着 スリーブ（短い金属の筒）をかぶせ，平ペンチのあっちゃく

あっちゃく

ねもとにはさみ，はさみつけて圧着スリーブをつぶす．（これを「圧着する」と言います）
あっちゃく

せっしょく

(4) LED のもう一方の足も同じように圧着する． このとき，２本の足が接触しないように気をつける．
どうことうめい(5) あまった銅線をボビンの上にたたみ込み，上から透明テープで LED をボビンの上にこ て い

かんせい

固定して発電部分の完成．（写真④）じしゃく

2-2 磁石のプロペラを作る
とうめい

まい

(1) 透明シートから 140 mm×50 mm の長方形を２枚はさみで切りとる．
まい(2) ポリスチレンボードから 140 mm×50 mm の長方形を１枚切り取り，図のように 19 mm×か し ょ

38 mm の長方形の部分を２個所切りぬく．（図面⑤）とうめい(3) 透明シートの上の面を全部おおうように両面テープをはり（写真⑥），切り取ったポリス
チレンボードを図面⑤のようにはる．（写真⑥右）
じしゃく

まいきょくきょく(4) きりぬいた長方形の部分に磁石を２枚ずつ入れる．このとき，上の面が S極 と N極 のペ
まい

じしゃく

アになるようにする．写真⑦のように２枚の磁石をくっつけておいて，それを開くようにはおがして長方形部分に置くとよい．（写真⑧左）2

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じしゃく(5) 磁石を入れたポリスチレンボードの上の面を全部おおうように両面テープをはり，はくりとうめい

まいとうめいじしゃく

紙をはがして透明シートをはりつける．（写真⑧中） ２枚の透明シートで磁石のはいった
とうめい

かんせい

ポリスチレンボードが透明シートにキレイにはさまっていれば完成．（写真⑧右）2-3 回転のしくみを作る
じしゃくまい(1) 磁石のプロペラのまんなかに千枚とおしであなをあける．（写真⑨）あつ(2) 厚紙を 65 mm×30 mm の長方形に切る．
あつあつはし(3) ペットボトルのキャップに両面テープで厚紙をはる．（写真⑩） このとき，厚紙の端とキはしい っ ち

ャップの端が一致するようにする．（写真⑪）あつまい(4) キャップのまんなかに厚紙ごと千枚とおしであなをあける．（写真⑪）(5) ラジオペンチを使って，ゼムクリップを図のように広げる．（写真⑫）
うらじしゃく(6) 写真⑬のように，ペットボトルのキャップの裏から広げたゼムクリップを，ビーズ，磁石プじゅんロペラの 順 にとおす．（写真⑬）
せんたん や く(7) 図のようにゼムクリップの先端約3 mm のところをラジオペンチで直角に曲げ，さらに 2cm くらいのところを直角に曲げる．（写真⑭）
せんたん

とうめい

お

せんたん

(8) 先端の 3mm 曲げた部分を透明テープに押しつけて，あなをあけて，先端をポリスチレンボードにめりこませる．（写真⑮） 少し力がいるので両手を使った方がよい．
こ て い(9) めりこませた部分の上からビニールテープでしっかり固定する．

3

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2-4 ペットボトルに回転部分をとりつける(1) ゴムバンドを２本つないだものを２つ作り，ゼムクリップに通す．（写真⑯）
そこ

ちょっけい

あな

あな

(2) 底に直径 7 mm くらいの穴をあけたペットボトルの穴からゴムバンドを２本とも入れる．ゴムバンドを入れにくいときはつまようじでおしこむように入れればよい．写真⑰のようにペッ
はりトボトルの口からかぎ針でひっぱってもよい．（写真⑰⑱）
そこ

とうめい

こ て い

(3) ゼムクリップをペットボトルの底に透明テープでしっかり固定する．（写真⑲）
はり(4) かぎ針でゴムバンドをペットボトルの口からひっぱりだし，2-3 で作った回転部分のゼムクリップ（のばしていないほう）にひっかける．（写真⑳）(5) ペットボトルのキャップをしめる．（写真㉑）かくにん(6) プロペラをくるくるまわしてゴムをまき，プロペラがいきおいよく回ることを確認する．

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2-5 発電部分をとりつける(1) 2-1 で作った発電部分のボビン（LED をつけていないほう）に両面テープをはり（写真㉒），はくり紙をとる．
あつはしかんせい(2) 図のように，発電部分を厚紙の端にはりつけて完成．（写真㉓）
３．遊び方(1) 写真㉔のようにペットボトルを持って，プロペラを指で数十回まわし，ゴムをまきます．
(2) まいた指をはなすと，いきおいよくプロペラが回り出します．
お(3) ペットボトルを持っている手の親指でコイルの下を押して，回転しているプロペラにコイルをゆっくり近づけていくと，LED が光りだします．（写真㉕）＜ためしてみよう＞
どうやったら LED が明るく光るか，なんどもためしてみよう．
・回転の速さは？
じしゃく

き ょ り

・磁石とコイルの距離は？
・回転のどのタイミングで LED は光るだろう？
ちゅうい

＜注意＞
・回転するプロペラを目に当てたりしないように気をつけましょう．
じっけん

じしゃくとじしゃくとうめい・この実験では回転の遠心力で磁石が飛び出さないように磁石を透明シートで上下から
お

じしゃく

こ て い

じょうたい

じしゃくと押しつけています．磁石がうまく固定されていない状態で速く回転させると，磁石が飛び
へん き け ん

ぶんかい

じょうたい出して大変危険です． プロペラを分解した状態で回転させないようにしましょう．
＜発光のしくみ＞
じば

へんか

で ん じ ゆ う ど う げんしょう

コイルの中の磁場が変化することでコイルに電流が流れることを「電磁誘導現象」と言い，
い こ う

イギリスの科学者マイケル・ファラデーによって 1831 年に発見されました． それ以降，発電ききじば機やアンテナなど，私たちのくらしの中でさまざまな電気機器に使われています．大きなでんあつ

へんか

電圧を発生させて大きな電流を流すには，コイルの中の磁場の変化を大きく速くすること，コまき

ひつようイルの巻数をふやすことが必要になります．

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学校の先生方，保護者の方々へ
最近は 100 円ショップでも強力なネオジム磁石が簡単に手に入るようになりました．ネオジム磁石を使うと，強力な磁場を使って簡単に発光させることができるだけでなく，普段見ることができない不思議な現象を子供たちに体験させることができ，とても便利です．しかし，この実験ではあえてそれより弱いフェライト磁石を使い，フェライト磁石でも発光するよう工夫しています．ネオジム磁石は非常に強いため，工作の途中や遊んでいる最中に指を挟んでけがをしたり，磁場の引力で意図せず金属製の刃物を引きつけてしまったりして，非常に危険です．最近では誤飲によって胃に穴があいた事例も報告されています． ネオジム磁石を使う際は十分注意して下さい．

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