手回し発電機を極める～電圧と電流で学ぶ電気工学の基本～

電圧と電流を理解することで身の回りの電気のほとんどを理解することができる。本教材では「手回し発電機」を用いて、直列と並列の電圧、電流について解説する。特に義務教育ではあまり触れられない電源の並列接続について深掘りし、電流と負荷の関係性や同期発電機の並行運転について理解を深めてもらう。

電圧と電流と熱の関係について理解する。電気ストーブの電流を計算し、熱が発生する電気機器の電流が大きいことを確認する。手回し発電機を並列接続、直列接続し、豆電球の明るさから接続方式ごとの電圧と電流について理解する。班ごとの実験で、発電機の軽さと重さを実感してもらい、電流の負荷分担が行われていることを確認する。

班（4人グループ）に分ける。
　講義資料は実験資料を配布し、パワーポイントで説明しながら行う。
　講義時間は2時間を想定している。
(1) 電圧と電流についてパワーポイントによる講義(15分)＋5分休憩
　 ・オームの法則と電流と熱の関係について講義、身の回りの電化製品の説明を行う。
(2) パワーポイントによる講義と実験、解説(90分) 5分休憩
　・4人グループに分け実験についてパワーポイントで説明をし、実験を行ってもらう(全5テーマ)。各実験の結果について解説を行う。
　・手回し発電機の実験を主に行い、発電機の並列運転や電流と負荷の関係、回転数と電圧の関係について説明する。
(3) まとめ(5分)
　 ・最後に電気工学の奥深さを伝える。

手回し発電機だけで電圧、電流、さらに負荷の重さを学ぶことができ、汎用性が高い。電源の並列接続について細かく解説している教材が無い中で、実際に並列接続での発電を体験し、並行運転での負荷分担を学ぶことができる。マイコンや電子回路などを使わないため簡単に電気工学の基礎について学ぶことができる。

• 電気の基礎
• 電力系統
• 電力機器