屋根にソーラーパネルを取り付けている家が多いですよね。太陽の光で電気を作り、家の中の家電製品に電気を送って電気料金を節約するといった働きをしています。大きなソーラー電池が何枚もありますが、そのソーラー電池の小さいものを準備して実験をしてみたいと思います。太陽光では実験が難しいので、蛍光灯の光を使ってソーラー電池の距離や角度・一部を隠したときの鳴り方の実験をしてみたいと思います。

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ソーラー電池の鳴り方の基礎データ

難易度 普通
対象 小学3年生以上
実験期間 1日
テーマ 実験
費用 1500円

以前、レモン電池の実験でメロディICが手元にあったのでソーラー電池部分があれば出来る自由研究の実験です。「【広告】市販のキット」もありますので、そちらを使うことで必要な材料は揃います。

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用意するもの

材料 個数
紙コップ 1個
ソーラー電池 1個
メロディIC 1個
コンデンサ 1個
セロハンテープ 1個
はさみ 1個

ソーラー電池やコンデンサはホームセンターで買うことができますし、送料が掛かってしまいますがネットでも購入することができます。

ソーラー電池の鳴り方の自由研究

目的・きっかけ・動機

ソーラーパネルは太陽光との光の角度や光量によって電気を作る量が変わると聞きました。大きなソーラーパネルではありませんが小さなソーラー電池を使ってメロディICを鳴らしてみたいと思いました。光の強さとソーラー電池の角度によってどんな変化があるのか確認するのと、コンデンサと呼ばれるソーラー電池で作った電気を溜めてメロディICに流れるようにする電子部品を付けたときも確認したいと思います。

実験に使う装置を組み立てる

メロディICを紙コップの底にセロハンテープで貼り付けます。

メロディICの先、約2cmほどビニールカバーを破り、ソーラー電池とつなぎます。

画像のような感じで線を繋ぎます。

実験１：コンデンサなし・角度・光の強さを変える

コンデンサを付けないで、ソーラー電池の角度を0度・45度・90度と変え、さらに照明の高さを20cm・40cm・60cmにそれぞれ変えたとき、聞こえる音がどのように変化するのかを確認してみました。

20cm 40cm 60cm
0度
 メロディが早く
良くなっている		  メロディは遅いが
曲は分かる		  メロディが遅く
音量が小さい
45度
 メロディは早いが
音量にムラがある		  メロディが遅く
曲が分かりにくい		  メロディが遅く
音量が小さい
90度
 メロディが遅く
音が小さい		  メロディが遅く
曲が分からない		  メロディが遅く
音量が小さい

実験２：コンデンサ有り・角度・光の強さを変える

コンデンサを付けて、ソーラー電池の角度を0度・45度・90度と変え、さらに照明の高さを20cm・40cm・60cmにそれぞれ変えたとき、聞こえる音がどのように変化するのかを確認してみました。

20cm 40cm 60cm
0度
 メロディがはっきりと
聞こえて音も大きい		 メロディは聞き取れる
が音がおかしい		 メロティが遅く
音量が安定しない
45度
メロディが早いが
音の強弱が激しい		 メロディの強弱と
音量の増減が激しい		 メロティが遅く
音量も小さい
90度
メロディの強弱がと
音量の増減が激しい		 曲が分からないし
音も小さい		 曲が分からない
音量が極小

コンデンサの付け方

コンデンサの取り付け方には注意が必要です。コンデンサの足の長さが違いますので、足が長いほうに赤いリード線、足が短いほうに黒いリード線を結びつけます。赤と黒のリード線が接触するとショートすることがありますので離してあげるようにします。

感想・考察

光の当たる強さによって電気を作る量が増減することが分かります。それは、メロディの音の速さや音量で分かります。曲が早くて音が大きければ電気の量が多く作られていて、曲が遅くて音が小さいときは電気の量が少ないということになります。強い光、蛍光灯を近づければ近づけたほどメロティが早くて音量が大きくなり、光を離すことで曲が遅くなり、音量も小さくなることが分かりました。

光に当たるソーラー電池の角度も大切です。光がしっかりとソーラー電池の面に当たるようにすることで電気をたくさん作ることができますが、角度を45度・90度と当たる面を変えるとメロティが遅くなり、音量が小さくなります。これは、ソーラー電池に当たる光の量が減るためで45度に傾けたときは一番効率の良い直角に当たっているときの10分の7の電気量しか発生しません。

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まとめ

ソーラー電池の光源との距離や角度・一部を隠したときの鳴り方の自由研究を行なうときは昼間に行なうよりは、夜に行なうとか、部屋を暗くして行なうといいです。昼間に行なうと太陽の光にソーラー電池が反応して音が出ます。太陽光にソーラー電池が反応してしまうと、正しい鳴り方が分かりませんので実験を行なうときは注意しましょう。

この仕組みを使って工作をしてみるのもいいと思います。窓際に置いて朝日を浴びると音が鳴るというものを作って目覚めるのもいいかも知れませんね。

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