あらすじ一覧

オープニング

(オープニングタイトル)

scene 01身のまわりの電気

街にともる明かり。私たちは生活のなかでたくさんの電気を使っています。その多くは発電所で作られています。また、自転車の車輪を回すことでも作ることができます。電気は、どのようにして作られているのでしょう。

scene 02電流はまわりに磁界を作る

磁石の上に薄い板を置き、その上に小さな鉄線をまくと、模様ができました。板の上に方位磁針をいくつか置くと、方位磁針の針はそれぞれ模様に沿った方向を指します。磁石のまわりには、磁力がはたらく空間「磁界(じかい)」があるのです。では、導線に電流を流すとまわりの磁界はどうなるのでしょう。同じように鉄線をまいて上から見ると、丸い模様ができました。方位磁針を置くと、針はやはり模様に沿う方向を指します。導線を流れる電流は、まわりに磁界を作るのです。

scene 03磁界の中を流れる電流は

では逆に、磁界の中を流れる電流はどうなるのでしょう。中の空気を抜いたガラス管の両極に電圧を加え、放電させます。すると、電子の流れ「陰極線(いんきょくせん)」を見ることができます。これに磁石を近づけると、陰極線が曲がりました。磁石のまわりにできる磁界。この磁界から、電子の流れは何か影響を受けるようです。

scene 04電流、磁界、力の関係

電子の流れ「電流」を、アルミニウム箔(はく)に流して実験してみます。電池をつないで回路にし、アルミ箔は磁石のN極とS極のあいだにセットします。電流を流すとアルミ箔が手前に動きました。アルミ箔を流れる電子に力がはたらいたのです。電流の向きは、電子の流れと逆。磁界の中の電流にはたらく力の向きは、電流の向きと磁界の向きのそれぞれに対して垂直です。電流、磁界、力のこの関係は「フレミングの左手の法則」で示すことができます。磁界の向きを逆にすると、力の向きは逆になります。電流の向きを逆にすると、やはり力の向きは逆になります。

scene 05モーターの中は?

電気自動車のモーター。新幹線のモーター。モーターはさまざまなところで使われています。中はどうなっているのか分解してみると、回転する軸と一体になった「コイル」、すきまがある「整流子(せいりゅうし)」、そして、「永久磁石」が入っています。どのようなしくみで回るのでしょう。

scene 06軸が回転し続けるしくみ

永久磁石が作る磁界の中でコイルに電流が流れると、それぞれに垂直な方向に力がはたらきます。この力で軸が回転します。しかしこのままでは回転が止まってしまいます。そこで整流子の登場です。整流子によってコイルに流れる電流の向きが変わるようになっています。電流の流れる向きが変わると、力の向きも変わります。整流子によって力の向きが入れ替わることで、軸は回転し続けるのです。

scene 07発電機のしくみ

自転車のライトをつける発電機を分解してみると、モーターのように磁石とコイルが入っています。モーターは電流を流すことで軸が回転します。では、モーターの軸にハンドルを付け、回転させると…、豆電球は光りました。これが発電機です。モーターの逆の原理で発電しているのです。そのしくみは…。コイルのあいだに、回転する軸につながった磁石が入っています。磁石を回転させると、磁界がコイルを横切るときに電流が発生します。この電流が豆電球に流れ、光るのです。このような発電機は、自転車のライト以外にもいろいろなところで使われています。

scene 08いろいろな発電

風力発電では、風の力で発電機の軸を回転させて発電します。水力発電では、流れる水の力で軸を回転させて発電します。火力発電ではどうでしょう。火力発電の大きな発電機を見ると、真ん中の回転する部分が磁石になっています。外に取り出すと、回る磁石の部分の長さは、4.5mもあります。磁石の外側には、導線を巻いたコイルがあります。磁石をコイルの中で回転させて発電するのです。

scene 09発生させた水蒸気で羽根車を回す

磁石はどう回転させるかというと、石油などの燃料を燃やして水を加熱し、発生する水蒸気を「羽根車」に当てます。水蒸気が羽根車を回すしくみを実験で見てみましょう。水を沸騰(ふっとう)させたときに発生する水蒸気が羽根車に当たるようにします。羽根車は、発電機に見立てたモーターにつながっています。水が沸騰すると水蒸気で羽根車が回転しました。火力発電ではこのようにして電気を作っています。発電所の多くは、磁界と力と電流の関係を利用して電気を作っているのです。