位置エネルギーを利用した発電のによるエネルギーの変換によって、エネルギーの保存、損失、効率を調べる。

実験概要
ペットボトルに水を入れ、1.0ｍの高さから落とし、プーリー付き手回し発電機を回し豆電球を点灯させます。
位置エネルギーと発電した電力量のデータをもとにエネルギーの保存、損失、効率などを考えます。

使用する製品
B10-2639プーリー付きゼネコン実験セット PE-W

実験の手順
① プリーつきゼネコン、豆電球、電流計、電圧計などを使って、豆電球を光らせる回路を作る。
②ペットボトルのおもりを1.０ｍの高さまで巻き上げた後、おもりを落下させて発電させる。そのとき、エネルギーセンサを使って、電気エネルギーを測る。電圧、電流も同時に測ります。
③おもりが1.0ｍの高さで得られる位置エネルギーと発電した電気エネルギーを調べる。
④おもりのもつ位置エネルギーの大きさに対して、電力量の比率は何％だったか求める。
⑤おもりの水の量を変えて電力量を測り、損失や効率のちがいを比較する。

実験結果
1.0mの高さからペットボトルを落としはじめると、おおよそ一定の速さで落ちます。
エネルギーセンサでグラフを描くと、電圧、電流が一定に推移し、エネルギは時間に比例して増える様子がわかります。

ペットボトルの持つ位置エネルギと電力量は次のようになります。

当社の実験の結果では、3つの質量を比べると、荷重1.0㎏が最も発電量の効率が高くなります。
発電の効率はシステム全体で３０％ぐらいになることがわかります。