発電機とモーターは同じコイルと磁石で出来ているそうですが、模型のモーターに風車を付けて回しても風力発電のようには繋いだ豆電球が点きません。なぜでしょうか?

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A 回答 (6件)

実際には電気が生じていますが、その場合豆電球が光る程の電力が得られるまでには回転数が足らないのです。


どのような風車を想定されているか判りませんが、台風程の風力が働けば点灯を確認出来るかも知れません。

因みに、模型用・玩具用モーターを用いた発電の実験キットは何種類か市販されています。
また、緊急時用の懐中電灯やラジオで手動発電の製品で安価な物は上記と同じモーターを使っている事が多いです。
これらはハンドルから幾つかのギアを介してモーターを高速回転させます。
自転車の古いタイプの発電器等は模型用・玩具用モーターよりも性能は低いですが、
自転車の大きなタイヤ(実際にはリム部分)が高速で回転し、
発電器のシャフト先の小さな接触部分が更に高速で回転しますので光量を得られるのです。
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この回答へのお礼

手でくるくる回して「点かないな」と悩んでおりました。
高速に回転させなければ発電しないというのは勉強になりました。

お礼日時:2011/01/01 21:01

 実際にマブチモーターに1.5ボルト用の豆球をつなげ毎分2000回転で回してみました。


 結果はご覧のとおり発電電圧は0.54ボルトで、豆球はかすかに赤く点灯するだけでした。
 
「模型のモーターで発電できるか」の回答画像6
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この回答へのお礼

2000回転!そんなに回さないと電力が得られないのですね。ありがとうございました。

お礼日時:2011/01/01 20:52

学校の教材用に売られている手まわしの発電機の中には普通の模型用のモーターが入っています。


生徒が荒っぽく使うとすぐに中のプラスティック製のギアーが駄目になってしまいます。

普通の豆電球でしたら十分つきます。
生徒は手加減するということを知りませんのでいきなり勢いよくハンドルを回転させます。
豆電球はすぐに焼き切れてしまいます。

2枚の鉛板を希硫酸の中につけてハンドルを回すと電気分解が起こって電池になります。
これに豆球を付けると明るく点灯します。ダニエル電池で点灯した場合よりも明るいです。でもすぐに光り方が弱くなります。

間に豆電球を接続してハンドルを回すのと、何もつないでいない状態でハンドルを回すのとでは、手にかかる負担はどちらが大きいかというのもよくやりました。
つないでいない方が行きどまりだから電球が点灯している時よりもしんどいと思っている生徒が多いです。
ハンドルを回してみれば歴然とした違いがあります。電球が点灯している場合の方がハンドルは重たいです。
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この回答へのお礼

教材ですか。探してみます。ありがとうございました。

お礼日時:2011/01/01 20:59

実際に発電するなら、こんなプロペラを取り付けて扇風機の風を当てると


豆電球くらいなら点灯しますよ。

http://www.kcraft.biz/?pid=3637869
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模型のモーターでも発電できます。


発電できないのは、シャフトの時間当たりの回転数が足りないからです。

実際の風力発電の場合、プロペラにギアを噛ませて発電機の回転数を
上げています。
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発電出来る電力が小さいから豆電球が点かないのです、LEDなら点灯します。
 
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Qコイルと磁石で発電する方法

コイルの片側に磁石を近づけて、N極、S極を反転させて
発電することができます

N極、S極を反転させるのではなく、
たとえば、N極のみを磁石を近づけたり、離したりして
発電することはできますか?

また、仮にN極、S極を反転させた場合の発電量を2とした場合
N極のみを磁石を近づけたり、離したりする発電量は1になりますか

わかる方、教えてください

よろしく、お願いします

Aベストアンサー

>たとえば、N極のみを磁石を近づけたり、離したりして
>発電することはできますか?
できます。

>また、仮にN極、S極を反転させた場合の発電量を2とした場合
>N極のみを磁石を近づけたり、離したりする発電量は1になりますか
同じ強さの磁石を同じ速さで移動させた場合、発電量は同じです。
ただし、一般論として磁石はN極とS極があり、磁石を回転運動させて
発電することが多いので、多くの場合は両極とも使います。

Qモーターまたはコイルで発電する方法(自己誘導)

日本ガイシのHPに

http://site.ngk.co.jp/lab/no153/exam.html

モーターを発電機として使い、
モーターのリード線どうしをねじってショートさせます(自己誘導)

と言う記事がありました

自転車の発電機の出力に導線をつなぎ、タイヤを回しましたが
点灯しなくなりました

モーターと自転車の発電機では何が違うのでしょう

また、自転車の発電機で自己誘導で電圧を上げる接続の仕方はありますか

わかる方、教えてください

よろしく、お願いします

Aベストアンサー

同様の実験をしている人がWebで公開しています。
自己誘導電圧は、ブラシの切れ目の一瞬で流れるようなので、定常的に電圧を上げるのは難しいようですね。
自転車の発電機は、交流発電機なので、ブラシがありません。
したがって、この現象は見られません。
LEDを点灯する場合は、逆方向の耐圧が充分でない場合は、LEDが破損します。
発電機の出力はLEDを点灯するのに充分な電圧があるはずですから、出力をショートさせないで、普通に接続すれば点灯するはずです。(逆方向の耐圧の問題があるので、保護抵抗は入れた方が無難だとは思います)

Q台風の時の風力発電

このところ強力な台風が頻繁にやってきますが、こんなとき風力発電の風車は有効活用されているのでしょうか。

理屈の上では一番の稼ぎどき(発電どき?)だと思うのですが、何かの文章で「暴風雨など風速が早すぎるときにはストッパーを入れて回転させないようにする」というようなことを読んだような気がします。でも風車を回しても回さなくても支柱は風圧を受けるんでしょうし、蓄電やエネルギー転換(充電や揚水ダムへの貯水)さえうまくいけば「記録的な大型台風」だって風力や波浪発電としてエネルギー発生の好機になるような気がするのですが・・・?台風の時に太陽光がダメなら、その分を風力や波力で少しでも取り戻す、という発想は単純すぎ?

それとも送電や発電機周辺の摩擦熱などの対策が出来ていないのかも・・・。「強風時用のギア設定」とかを入れることもできない?(季節変動が大きいことを承知の上で、せっかくあれだけでかい(でかすぎる)エネルギーがやってきてに日本中が難儀しているのですから、少しは使ったってバチは当たらないんじゃないかと思いました。)

Aベストアンサー

まず壊れます。

強風に対しては、
・羽根の角度(ピッチ)を変えて回転を抑える
・風車の角度を変えて(傾けて)回転を抑える
・発電した電気で働くブレーキを付ける。
といった強風対策が採られるのが普通ですね。

発電用風車は想定風速を限って設計しており、高回転に耐える構造にはなっていません。遠心力で羽が根元から吹き飛んだりしかねず、危険なわけです。
強度を上げると、
・重くなり、支柱や基礎地盤への負担が増すとともに、弱い風で回らないものになる。
・高価になる
といった不都合が生じるので、現実的ではないのです。

強さや方向を頻繁に変えながらやってくる暴風は、発電には向かない。偏西風など、「一定の方向から一定の強さで吹く風」を利用するのが風力発電立地のキモです。
また、発電機の特性として、回転が遅すぎても速すぎても発電効率が低下するというのもありますね。


波浪にしても同じで、平時の発電効率を重視してあり、台風などは「過負荷」でしかないのです。

Qモーターを回して、交流の発電機の電力を測定する

モーターを回して、発電機で発電する実験があります
(下図参照)

この場合、発電機から出力ものが直流であれば
入力、出力の電圧、電流を調べれば出力の電力が
入力の何%かわかります

ところで、発電機として自転車のダイナモを接続した場合
出力は交流として出力されます
交流の場合、入力の何%かを調べる方法は
直流と同様に出力の電圧、電流を調べればよいのですか

もし、違う場合、具体的な数値で、どのように計算すればよいのか
わかる方、教えてください

よろしく、お願いします

Aベストアンサー

交流の場合でも、負荷が誘導負荷(モーターなどのコイルを持つ負荷)で無ければ、力率はほぼ1.0なので、電圧の実効値と電流を測定すれば、出力を計算する事は可能です。
厳密に計りたいならば、電力計を使用する必要がありますが、自転車の発電機の出力を測定出来る電力計を入手できるかどうかが難しいです。
データロガーなどを利用して、電圧と電流値を一定の周期で測定して、電圧・電流の波形を近似して、計算する方法もあると思います。(サンプリング周期が短い場合は、手計算が困難なので、パソコンなどで集計プログラムを作るのが良いかもしれません)
それ以外だと、パワーアナライザーを使用する方法がありますが、最低電圧が15V程度ですし、非常に高価です。

Q【電球】電球のW(ワット数)は掌の大きさに比例すると言われましたがこれはどういうことですか? 分か

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分かりやすく説明してください。

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どのサイズ、W数が基準ですか?

Aベストアンサー

質問文に書かれている事の出典が不明ですが、一般的にそのような事はありません。
白熱電球の大きさは、口金のサイズや、照明器具によって、何種類かあります。
同等の器具であれば、電球の大きさは同じで、消費電力(W)が複数選べます。
LED電球も、白熱球と置き換える形式の物は、白熱球とほぼ同じ大きさです。(消費電力は、当然少ないです)
例えば、E26口金の白熱電球の場合は、一般的なJIS品の場合は、10~40Wで長さ104mm、球径56mmが標準サイズで、60~100Wで長さ114mm、球径61mm、150~200Wで長さ160mm、球径76mmとなります。

Q垂直の回転軸をもった風車の水平に吹く風の関係

すべての部品が剛性だったら回転する可能性はないでしょうか。回転翼に角度をつければ回転可能でしょうか。

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プロペラの真横から風が当たると回るか?ということですか?
回りますよ。風に対するプロペラのピッチが逆になるのでプラスの仰角になる方が抵抗が大きいのでそちらがお競れるので回転済ます。

Q胴体に垂直な回転軸を持った風車を回して飛ぶ飛行機

形は通常の飛行機にこのような風車状の装置を付けて飛べるものはできるのでしょうか。昔あった外輪式の蒸気船のようなものです。

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参考
マグヌス効果は、空気の流れがあることが前提です。
従って、質問の様な場合、自身が前へ進むか、風(他のエネルギー)が必要です。
翼が無く、外輪だけの場合、推力はまず得られないので前進しません、無風状態ではマグヌス効果は現れませんので、揚力も得られません。
固定翼機は、まず推力を得て前進する事で翼に風を当て、流体力学で導かれる揚力を得ます。
回転翼機は、翼を動かして(回転)風を当てる事で揚力を得ます、揚力の向きを調整して重力との合力が前進の推力になります。
無風の状態で外輪を回転させると、空気との力関係は360°同じですね、どちらにも動く力は発生しません(回転軸に垂直の方向)。
風があると、マグヌス効果で揚力を得るのためには、外輪船とは回転の向きは反対に回す必要があります。
外輪船と同じ方向に回したら?、風を受ける板の形状を工夫することで、より小さな力で回転させる事が可能になる、程度の差は生じると思いますが(お椀4つの風速計が決まった方向に回る理由)、推力を得る所までは無理と思います。

Q磁石を利用したスターリングエンジンはありますか

磁極の吸引あるいは反発を利用したスターリングエンジンはないでしょうか。

Aベストアンサー

スターリングエンジンとは、カルノーサイクル( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%AB%E3%83%8E%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AB )を利用した熱機関ですから、磁石とは無縁です。

Q磁石などに囲まれた空洞における磁場の強さ

磁石についてふと疑問に思ったことがあるので質問させて頂きます。

まずは添付画像をご覧下さい。
(ペイントで書いたのでお見苦しいですが、お許し頂ければと思います。)

磁石などに囲まれた空洞における磁場の強さを比較したいのですが、添付画像(1),(2),(3)の中で、どれが最も空洞における磁場が強く、どれが最も空洞における磁場が弱いかがわかりません。

補足説明
画像中の磁石はどれも同じ材質。
(1)は図中の上下の磁石を同じ材質の磁石で支え、空洞を作る。
(2)は上下の磁石を強磁性体の鉄で支え、空洞を作る。
(3)は上下の磁石を木で支え、空洞を作る。

大きさなどはすべて同じとします。(支えの磁石、鉄、木は同じ大きさ。)

詳しい理由も添えて御回答をお願い致します。
皆様のお知恵を貸してください。どうぞよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

2が一番弱く、3が一番強いです。
磁束は磁気抵抗が小さい所を通ろうとしますから、鉄で囲われた2では鉄の部分を多くの磁束が通過して空間の磁束は弱くなります。

永久磁石で強力な磁場空間を作りたいのであれば、飽和磁束が高い鉄を使って磁気回路を作って磁束を絞ることで磁場空間は狭くなりますが強力な磁場ができます。

http://www-linac.kek.jp/mirror/lam28.tokai.jaeri.go.jp/proceedings/WP-45.pdf
ここでは中心部が4極となっていますが、2極の超強力磁場も同様にできます。

Q直流モーターの電圧を上げた場合の始動電流は

定格電圧12V 定格電流20A の直流モーターがあります。
このモーターに12V流したときの始動電流は20Aとします。

このモーターに24Vを流した場合、始動電流は10Aでしょうか?

12V x 20A = 240W
240W / 24V = 10A?

モーターが焼き切れるなどの考慮は不要です。

Aベストアンサー

モータ始動時はモータが回転してませんので逆起電力はゼロVです。従って起動時は電気子抵抗Raにモータ印加電圧が全て加わります。電気子抵抗は一定ですので、モータ電圧が24Vになった場合は12Vの時の電流の2倍流れることになります。従って24Vを印加した場合の始動電流は 20A×2=40A になります。
モータの印加電圧をVm、電気子抵抗をRa、逆木電圧をEa、モータ電流をImとした場合、

 Vm=Im×Ra+Ea   (1)で表されます。

式(1)で逆起電圧Eaはモータの回転数をNm、逆起電圧定数をKeとして、

  Ea=Ke×N   (2)

で与えられます。

 モータ始動時は式(1)で回転数Nmはゼロですから、始動時のモータ電流Imは

 Im=Vm/Ra   (3)

で計算できます。ここでモータ電圧Vmが12Vの時に始動電流Imが20Aだとすれば電気子抵抗Raは式(3)から、

 Ra=Vm/Ia  (4)

で求まりますので、式(4)にVm=12V、Ia=20A を代入して、Raは

 Ra=12V/20A=0.6Ω

と求まります。モータ電圧Vmが24Vの時のモータ始動電流Imは式(3)を使って

 Im=24V/0.6Ω=40A

と言う風に計算されます。

モータ始動時はモータが回転してませんので逆起電力はゼロVです。従って起動時は電気子抵抗Raにモータ印加電圧が全て加わります。電気子抵抗は一定ですので、モータ電圧が24Vになった場合は12Vの時の電流の2倍流れることになります。従って24Vを印加した場合の始動電流は 20A×2=40A になります。
モータの印加電圧をVm、電気子抵抗をRa、逆木電圧をEa、モータ電流をImとした場合、

 Vm=Im×Ra+Ea   (1)で表されます。

式(1)で逆起電圧Eaはモータの回転数をNm、逆起電圧定数をKeとして...続きを読む

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