理科ラボ

物理基礎｜エネルギー（3）エネルギー資源と発電

発電は「エネルギーの変換」、どの方法にも長所と短所がある

私たちが使う電気は、いろいろなエネルギーを変換してつくられます。発電のしくみと効率、それぞれの長所と短所を知ると、エネルギーのこれからを考えられます。中学のふり返りから始めて、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    発電機は、どうやって電気をつくる？

    予想：発電機の中で磁石を回すと電気ができる。これは何という現象を使っている？

    紫＝化学、赤＝熱、緑＝運動、青＝電気エネルギー。g ＝ 9.8 m/s²。数値は目安。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    発電効率η = E電気 / Eもと効率 ＝ 電気エネルギー ÷ もとのエネルギー火力は約 40〜60%、水力は約 80%
    水力発電の電力P = η × mgh / t電力 ＝ 効率 × 1 秒あたりの位置エネルギーm：t 秒間に落ちる水の質量
    電力と電力量W = Pt電力量 ＝ 電力 × 時間単位 kWh。1 kWh ＝ 3.6×10⁶ J

    発電の計算は、もとのエネルギー（mgh・燃料の熱など）を求め、効率をかけて電気エネルギーにする。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：発電のしくみいろいろな発電方法を、エネルギーの流れで比べよう →

    実験のあとに読む

    これからのエネルギーを考えるために

    何を比べる？

    発電機を回す速さと電球の明るさ、火力発電の効率と捨てる熱、ダムの落差と電力、晴れとくもりの太陽光の発電量、発電方法ごとの長所と短所を比べます。

    結果をどう考える？

    電気は便利ですが、つくるときに必ず何かのエネルギー資源を使い、一部は熱として捨てられます。化石燃料は限りがあり CO₂ を出し、再生可能エネルギーは天気に左右されます。物理の知識（効率・エネルギー保存・電磁誘導）を使うと、それぞれの発電方法のちがいを数字で比べ、どう組み合わせるかを考えられます。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    「CO₂ を出さない発電なら完ぺき」「1 つの方法だけで全部まかなえる」はまちがいです。どの方法にも長所と短所があり、組み合わせて使うことが大切です。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方