実験 のようすを動画 でチェック！
この実験のやり方やようすは動画でも紹介しているよ。チェックしてみてね！
用意 するもの
・ペルチェ素子（今回使用したのは電圧12V・40×40mmのもの） ※矢印で示しているもの
・手回し発電機
・みのむしクリップ付きコード（２本）
・冷やした保冷剤
・ソーラーモーターとプロペラ
【実験 その①】ペルチェ素子 に電気 を送 ってみよう！
ペルチェ素子に手回し発電機をつないで電流を流すと、本当に温度が変わるのか実験してみよう。二人でやると実験しやすいよ。
[１]
みのむしクリップ付きコードで、下の写真のようにペルチェ素子のコードと手回し発電機のコードをつなぐ。念のため、つないだ部分どうしがふれないように、離しておく。
[２]
一人が、ペルチェ素子を下の写真のように指先ではさんで持つ。
[３]
もう一人が、手回し発電機を回して発電し、ペルチェ素子に電流を流すと――
[４]
見た目には変化がないようだけど……ペルチェ素子の片方の面が冷たくなった！ そして、反対の面は温かくなったよ。
[５]
そのまま、手回し発電機を逆に回してみよう。
手回し発電機を逆に回すと、発電する電流の向きが逆になる。ペルチェ素子の温度の変化はどうなるかな？
どうしてこうなるの？
1834年、フランスの物理学者ペルチェが、2種類の金属を合わせた部分に電流を流すとその部分に吸熱と放熱が発生する「ペルチェ効果」を発見したよ。このペルチェ効果を使って、電流を流すと温度差ができるようにしたのがペルチェ素子なんだ。
【実験 その②】ペルチェ素子 で発電 してみよう！
実験①とは逆に、このペルチェ素子を温めたり冷やしたりすると、どうなるだろう？
[１]
ソーラーモーターの軸にプロペラをつける。
[２]
ソーラーモーターとペルチェ素子をみのむしクリップ付きコードでつなぐ。
[３]
ペルチェ素子を冷やした保冷剤の上にのせ、ペルチェ素子の下の面を冷やす。
[４]
ペルチェ素子の上の面に手の平を押し当てて、温めると――
[５]
ソーラーモーターにつけたプロペラが回転した！ ペルチェ素子の片面を冷やし、逆側の面を温めたら、電気が発生したんだね！
どうしてこうなるの？
エネルギーは「仕事をすることができる能力」のことで、ものを動かしたり、ものを温めたりできるのは、エネルギーが変換されるからなんだ。
ペルチェ素子に手回し発電機をつないで電気を送ったら、放熱したり吸熱したりした。このことから、電気エネルギーが熱エネルギーになることがわかったね。そして今度は、逆に、ペルチェ素子を冷やしたり温めたりすることで電気を発生させることもできた。このことから、熱エネルギーが電気エネルギーになることもわかったね。
この実験では、さらに、発電した電気でソーラーモーターを回すこともできた。つまり、電気エネルギーが運動エネルギーに変わったんだ。
発展
【その１】ペルチェ素子 を使 って発電 できる場所 は？
ペルチェ素子の両面に温度の「差」をつけると、電気が発生することがわかったね。この性質を利用して発電できる、「温」と「冷」が両方ある場所はどこだろう？
そういう場所を見つけることができれば、発電に利用できるかもしれないね。
【その２】エネルギーの変換 について調 べてみよう！
エネルギーは、熱エネルギーや運動エネルギー、光エネルギーや電気エネルギーなど、さまざまな形に変化することがわかったけど、この性質を利用して発電しているものにはどのようなものがあるかな？ いろいろな発電方法を調べてみよう。
たとえば、駅がたくさんの人で混雑していることを逆に利用し、床をふむ振動で発電する「床発電」の実験が行われたことがあるよ。
身近 なエネルギーについて考 えてみよう
今、わたしたちはエネルギーを得るために、天然ガスや石炭、石油などを使っているけど、そのことが、地球の環境に大きな変化をもたらしてもいるんだ。これからは、環境にあたえる影響をできるだけ減らしながら、安定して利用し続けられるエネルギー源や利用の方法をもっと考えていかなければいけない。
たとえば、温度差は自然にも発生するものなので、ペルチェ素子のように熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる装置を利用すれば、自然にあるエネルギーを活用できるはずだ。このほかにも太陽や風などの自然の力を利用したエネルギーは「再生可能エネルギー」といって、地球の環境にあたえる影響が小さく、近年とても注目されているよ。
ほかにもこうした自然のエネルギーを利用できるものがないか、調べたり考えたりしよう！
まとめ方
この自由研究に興味をもったきっかけや実験方法、結果、わかったこと・調べたこと・工夫したことなどをまとめよう。
また、ペルチェ素子を利用している身近なモノについて調べたり、ペルチェ素子が利用できそうな場所やモノについて考えたりしたことなどをまとめてみてもいいね。
＜参考 ＞
エネルギーについてもっとくわしく知りたい場合は、以下のサイトを参考にしてみてね。ワークシートもダウンロードできるよ。
