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園芸(えんげい)用(よう)の金属(きんぞく)ネームプレートで「ボルタの電池(でんち)作(づく)り」

工作 園芸(えんげい)用(よう)の金属(きんぞく)ネームプレートで「ボルタの電池(でんち)作(づく)り」

あみ目(め)の大(おお)きさがちがうもので、いろいろやってみましょう。どのくらいの大(おお)きさ(あみ目(め)のあらさ)まで、こぼれないか調(しら)べてみましょう。100円(えん)ショップグッズを、その材質(ざいしつ)に注目(ちゅうもく)して調(しら)べていくと、おもしろい実験(じっけん)ができるものが見(み)つかります。
ここでしょうかいするのは、植物(しょくぶつ)の名前(なまえ)を書(か)いてプランターなどにさすネームプレート。銅(どう)とアルミのものがあるので、これを使(つか)って、なんと電池(でんち)ができるのです。

用意(ようい)するもの

・園芸(えんげい)用(よう)の金属(きんぞく)ネームプレート(銅板(どうばん)1枚(まい)、アルミ板(ばん)1枚(まい))
・プラスチックコップ2つ
・目玉(めだま)クリップ4個(こ)
・モーター
・紙(かみ)やすり
・塩(しお)
・酸素(さんそ)系(けい)漂白(ひょうはく)剤(ざい)
・水(みず)
・厚紙(あつがみ)
・はさみ
・サインペン
・セロハンテープ

やり方(かた)

1)まず、銅板(どうばん)とアルミ板(ばん)の表面(ひょうめん)全体(ぜんたい)を紙(かみ)やすりでみがきます。そして、リード線(せん)の両(りょう)はしにつけた目玉(めだま)クリップで、モーターの電極(でんきょく)を、銅板(どうばん)とアルミ板(ばん)につなぎます。回転(かいてん)がよくわかるように、モーターにつける円盤(えんばん)を厚(あつ)紙(がみ)で作(つく)ります。円盤(えんばん)にサインペンなどで線(せん)を書(か)いておくと見(み)やすくなります。

2)コップに水(みず)を入(い)れ、塩(しお)をたっぷり入(い)れてよくかきまぜます。そのあと、酸素(さんそ)系(けい)漂白(ひょうはく)剤(ざい)を入(い)れます。塩素(えんそ)系(けい)漂白(ひょうはく)剤(ざい)ではだめです。

3)モーターをもう一(ひと)つのコップの上(うえ)に、セロハンテープでとめます。そして、銅板(どうばん)とアルミ板(ばん)を2)のコップの中(なか)にさすと、モーターが回(まわ)り始(はじ)めます。回(まわ)り始(はじ)めは大(おお)きな電流(でんりゅう)が必要(ひつよう)です。回(まわ)らないときは、手(て)で少(すこ)し回(まわ)してあげるといいでしょう。(銅板(どうばん)とアルミ板(ばん)がくっつかないように注意(ちゅうい)しましょう。)

どうしてこうなるの?

●モーターが回(まわ)るのはなぜ?

物質(ぶっしつ)を作(つく)っている小(ちい)さなつぶのアルミ原子(げんし)は塩水(しおみず)の中(なか)にとけだしますが、そのとき、電子(でんし)(電気(でんき)のもと)を残(のこ)していきます。この電子(でんし)がリード線(せん)を伝(つた)わってモーターを回(まわ)すのです。
銅(どう)の原子(げんし)も塩水(しおみず)にとけますが、アルミの方(ほう)がたくさんとけ出(だ)すので、電子(でんし)はアルミ板(ばん)から銅板(どうばん)へと流(なが)れます。

実験(じっけん)を始(はじ)めてしばらくすると、銅板(どうばん)のまわりには水素(すいそ)のイオン(電気(でんき)を帯(お)びた原子(げんし))がついて電気(でんき)が起(お)こりにくくなります。水素(すいそ)のイオンを取(と)りのぞくために酸素(さんそ)系(けい)漂白(ひょうはく)剤(ざい)を入(い)れます。

●自由(じゆう)研究(けんきゅう)のヒント

塩水(しおみず)のこさをいろいろ変(か)えて、モーターの回(まわ)り方(かた)を調(しら)べてみましょう。

発展(はってん)実験(じっけん)/レモン電卓(でんたく)

塩水(しおみず)のかわりに、レモンを使(つか)っても電気(でんき)が流(なが)れます。弱(よわ)い電流(でんりゅう)ですが、いくつか重(かさ)ねれば電卓(でんたく)でちゃんと計算(けいさん)できます。電卓(でんたく)も100円(えん)ショップで売(う)っています。

用意(ようい)するもの

・園芸(えんげい)用(よう)の金属(きんぞく)ネームプレート/銅板(どうばん)1枚(まい)、アルミ板(ばん)1枚(まい)
・大(おお)きな洗(せん)たくばさみ2つ
・目玉(めだま)クリップ4個(こ)
・電卓(でんたく)
・電線(でんせん)(リード線(せん))
・ナイフ

やり方(かた)

アルミ板(ばん)・レモンをうすく切(き)ったもの・銅板(どうばん)を重(かさ)ねてレモン電池(でんち)を作(つく)ります。図(ず)のように、これらを4だんに重(かさ)ねて、大(おお)きな洗(せん)たくばさみではさみます。
その後(あと)、目玉(めだま)クリップ付(つ)きのリード線(せん)で、電卓(でんたく)の乾電池(かんでんち)接点(せってん)とつなぎます。マイナス極(きょく)の接点(せってん)は一番(ばん)上(うえ)のアルミ板(ばん)、プラス極(きょく)の接点(せってん)には一番(ばん)下(した)の銅板(どうばん)をつなぎます。
接点(せってん)と目玉(めだま)クリップの間(あいだ)にすき間(ま)ができるときは、アルミホイルをはさんで調整(ちょうせい)しましょう。

●なぜ?

果物(くだもの)のしるが、ボルタの電池(でんち)の塩水(しおみず)の働(はたら)きをしています。
しかし、レモン電池(でんち)では大(おお)きな電圧(でんあつ)と電流(でんりゅう)を作(つく)りだすことはできません。そこで、いくつか重(かさ)ねて(直列(ちょくれつ)につないで)、大(おお)きな電圧(でんあつ)を得(え)るようにしました。

レモンのかわりに、ほかの果物(くだもの)(キウイなど)をはさんでも電流(でんりゅう)がながれるかためしてみましょう。

なるほど科学(かがく)史(し)

【電池(でんち)の発明(はつめい)】

~カエルのかいぼうがきっかけで、ボルタの電池(でんち)が生(う)まれた~

今(いま)から220年(ねん)前(まえ)、イタリアの動物(どうぶつ)学者(がくしゃ)ルイージ=ガルバーニは、カエルのかいぼうをしようとして、とても不思議(ふしぎ)なことに気(き)づきました。

カエルのあしを切(き)り開(ひら)こうとしてメスをあてると、カエルの足(あし)が、けいれんするようにピクッとふるえたのです。

「えっ、なぜだ?」
死(し)んだカエルの、それもあしだけがふるえるのです。ガルバーニはおどろいて、その理由(りゆう)をいろいろ調(しら)べてみました。そして、金属(きんぞく)板(ばん)の上(うえ)にのせてメスでふれると、カエルあしに電気(でんき)が起(お)こるらしいことがわかりました。その電気(でんき)のためにカエルのあしがふるえたのです。

金属(きんぞく)板(ばん)とメスのかわりに、鉄(てつ)と銅(どう)などの2つの金属(きんぞく)をつないでカエルのあしにふれてみても、やっぱりふるえました。
「カエルの足(あし)で、電気(でんき)が起(お)こっている!動物(どうぶつ)電気(でんき)だ!」
ガルバーニは10年(ねん)もの間(あいだ)くわしく調(しら)べてから、この発見(はっけん)を発表(はっぴょう)しました。

これを聞(き)いたアレッサンドロ=ボルタ(イタリアの物理(ぶつり)学者(がくしゃ))は、同(おな)じような実験(じっけん)をやってみました。そのうち、こう考(かんが)えるようになりました。
「これは、動物(どうぶつ)電気(でんき)ではない!」
つまり、電気(でんき)を起(お)こすのはカエルのあしではなくて、2種類(しゅるい)の金属(きんぞく)こそが電気(でんき)を起(お)こすもとだと考(かんが)えたのです。
「これは、金属(きんぞく)電気(でんき)だ。金属(きんぞく)が電気(でんき)を起(お)こしている!」

ボルタは、金属(きんぞく)と電気(でんき)について研究(けんきゅう)を重(かさ)ねました。
そして、しめった紙(かみ)や布(ぬの)を、2つの金属(きんぞく)ではさむと電気(でんき)が起(お)きることに気(き)づきました。
ボルタは、塩(しお)水(みず)でぬらした布(ぬの)を、銅(どう)とアエンではさんでみました。

そして、それをいくつも重(かさ)ねました。その両(りょう)はしを指(ゆび)でさわると、思(おも)った通(とお)り、電気(でんき)のしげきが感(かん)じられました。
「すごい!電気(でんき)がずっと流(なが)れつづけるぞ。電流(でんりゅう)だ!」
これが電池(でんち)の始(はじ)まりでした。今(いま)から200年(ねん)前(まえ)のことです。

この発明(はつめい)でボルタは有名(ゆうめい)になりました。そのころフランスの皇帝(こうてい)だったナポレオンの前(まえ)で、電池(でんち)の実験(じっけん)を見(み)せたこともありました。
今(いま)、電圧(でんあつ)(電気(でんき)の強(つよ)さ)を表(あらわ)すのに「ボルト」という単位(たんい)を使(つか)いますが、これはボルタの名前(なまえ)にちなんだものです。

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