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講座6 『大人のサイエンス教室~実験でなっとく』

第3回 「身近なものから電池をつくろう」

2013/07/19

 7月17日(水)講座6『大人のサイエンス教室~実験でなっとく』の第3回「身近なものから電池をつくろう」を花川北コミュニティセンターで行いました。講師は、この講座全体の主担当でもある北海道大学名誉教授の徳田昌生さん、受講者は25名でした。
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 今日の講座が始まる前に、前回の質問に対する千葉忠俊さん(前回講師)の回答が紹介されました。
質問:逆円錐の場合の浮力はどうなるのか?
回答:簡単には「逆円錐には排除した流体の体積分の浮力が働く、と考えられる」ですが、さらに正確な回答としては:下図のように「円錐の稜面に働く圧力の垂直方向上向き成分の総和と、底面(この場合は上面)に働く圧力の総和の差がプラスであれば浮力が働く」と云うことになる、そうです。
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 さて、本日の講座ですが、最初に電気、電流、電池についての説明と各実験についての解説があり、そのあと3つの電池(55円電池、人間電池、燃料電池)の実験を行いました。また、徳田さんは、モノクロ・コピーの資料では見にくい部分については、わざわざさらにカラープリントした資料を添付されていて、大変見やすくなっていました。

以下は、その概要です。

1)説明、解説
◆電気、電流、電池について
・電気が流れるとは、電流が流れること。
・電流は、電子(負の電荷;e)の流れ。
・電池とは、電気をつくるもの。
・電池の原理
金属が塩水(電解質)に溶けると、金属の陽イオンと電子ができる。
M(金属)⇒(金属の陽イオン)  +   e(電子;負の電荷)

ところが、電解質への溶けやすさは、金属により差がある。
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 例えば、アルミ金属と亜鉛金属では、アルミ金属の方が電解質に溶けやすい。
そこで、アルミと亜鉛を同時に電解質に入れると、アルミが先に電子を出して金属陽イオンとなるので、アルミから出た電子は導線を通って亜鉛の方へ向かう。
こうして、電子がアルミから亜鉛に流れる回路ができ、アルミが-極、亜鉛が+極となる電池ができる。
即ち、2種類の金属の陽イオンになりやすさの違いによって電流を取り出すのが電池。

この後、乾電池の仕組みについての説明と①②③の実験についての解説がありました。

◆乾電池の仕組みについての説明は省略。
◆実験の解説
・実験①と実験②の電池
2つの金属の電解質への溶けやすさの差を利用して電池を作るもの。
・実験③の燃料電池
 水素(2と酸素(O2から水(2O)をつくり、その過程で電気を生みだす新しい発電装置。「水の電気分解」の逆反応を利用した電池。

 現在エネルギー源として主に使われている化石燃料(石油など)は資源量に限界があり、使用する(燃やす)ことによってCO2を排出する。一方、燃料電池は原料として環境に優しい水素を使用しており、水素は資源としても無尽蔵に得られる可能性がある。しかも燃料として使用される時に排出されるのが無害でクリーンな水(2)である。

 この電池については、先日、ホンダとGMが提携して燃料電池車を共同開発すると云うニュースが新聞で報道された。

 このような解説のあと、いよいよ実験に入りましたが、実験は、受講者を3つのグループに分けて、最初3つの実験①②③のどれかをそれぞれ行い、実験を終えると次の実験に挑戦、どのグループも①②③の実験すべてを体験する方式で行われました。

2)実験
◆実験①<電池A>55円電池
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 この実験は、食塩水(電解質)に溶けやすいアルミの1円玉(-極)とアルミより溶けにくい銅の10円玉(+極)との差を利用して電池をつくるもの。
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◆実験②<電池B>人間電池
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 実験②も実験①と同様、アルミとステンレスとの食塩水(電解質)への溶けやすさの差を利用したもの。人間を導線および電解質としていることになる。
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◆実験③<電池C>燃料電池
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 実験③では、電気ができていることを確かめただけでなく、電極によって紫キャベツの液の色が変わり、マイナス極ではアルカリ性に、プラス極では酸性になることも観察しました。
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 実験は、きちんと正確な手順を踏まないと結果が出ません。各グループとも最初は、失敗を重ねましたが、次第に慣れてくると、電極を正しくつなぐ、実験②では両手をたっぷり塩水でぬらす、アルミトレーをしっかり押さえる、などコツをつかんで、うまくいくようになりました。
実験がうまくいった時の皆さんの顔は、子供に戻ったように輝いていました。
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 本日の実験①②では、現在使われている乾電池の原理を、実験③では、これからの新しい電池の可能性を、理解することが出来た大変面白い講座でした。

受講者からも
「童心に返ってとても楽しい時間でした。又、燃料電池は、資源が今なくなっているとのことで、ぜひ実用化になってくれればいいと思っています。」
「55円電池、人間電池、燃料電池など全部成功しておもしろかった!!満足!!」
「『大人のサイエンス~実験でなっとく』は楽しく受けることが出来ました。又企画して下さい。」
「いつものことですが、実験が面白い。忘れていることが改めてよみがえる感じです。」
「燃料電池の実験が最高!良く分かりました。ありがとうございました。」
「実験の面白さを堪能できた。」
等などのコメントが寄せられ、皆さん実験を充分に楽しまれたようです。




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