中2の自由研究のテーマに、電気を選びたい！と思ったけれど、どんなテーマがいいのだろう？と迷ってしまいますね。
学校で電流のことや静電気のことを習って、電気や電流に興味を持っている人も多いのではないでしょうか。
組み合わせによって光ったり、動いたり、動かなくなったり。
電気はほんとに奥が深くておもしろいですね。
最近では青色発光ダイオードを開発した日本人の3名の研究者の方々が、ノーベル賞を受賞されました。
そのLEDを使った実験などもやってみたいですよね。
この記事では中2の自由研究テーマに電気を選びたい人向けに、3つのおすすめの実験をご紹介します。
中2の自由研究 電気をテーマにしたおすすめ実験5選
中2の自由研究に電気を選ぶとしたら、一番扱いやすいテーマは静電気です。
静電気は空気の乾燥している冬に起きやすいもの。
もし夏に実験する場合はエアコンの効いた湿度の低い部屋で実験することをおすすめします。
また火を使ったりする実験は危ないので、燃やしたものをすぐに触ったりしないように気を付けてくださいね。
静電気にも+と－がある
静電気も、帯電するものによってプラスになったりマイナスになったりします。
プラスに帯電するのはどんなもの？マイナスに帯電するのはどんなもの？を調べてみましょう。
まとめ方
動画のような実験器具を作って、色々なものに静電気を帯電させて＋か－かを調べます。
プラスになったものはなぜプラスになったのか。
マイナスとなったものはなぜマイナスになったのか。
そしてこういった性質が使われているものは、社会の中でどんなものがあるのか？と言うところまで調べてみましょう。
静電気は簡単には言い表せないほど、複雑な仕組みをしています。
調べれば調べるほど、よく分からなくなるかもしれないので、この実験においての予想、実験、結果をまとめて、考察を書いていきましょう。
社会でもこういう風に静電気を使えば、もっと良いんじゃないか？など、実験を通して自分の考えが書けるといい自由研究になりますね。
準備するもの
- トランジスタ2SC1815型1個
- LED（高輝度のもの）1個
- 3Vコイン型電池1個
- 虫ゴム1個
- ゼムクリップ小1個
- プラスチックシート（お惣菜パックを切ったものなど）
- アルミテープ
- 定規などの帯電させたいもの
- ティッシュペーパー
①トランジスタは、ラジオなどに使われていた部品で最近はあまり見かけないので、模型屋さんやプラモデル屋さんのような、おもちゃ屋さんには売っているかもしれません。
電気屋さんにはないところの方が多いかもしれません。
よく分からないなーという方はネットで購入することをおすすめします。
楽天だと、10個入りで50円＋送料300円くらいで購入できます。
②同じお店でLEDも購入できます。
mcdの単位がついているものが輝度を表していて、7000~9000mcdだと高輝度です。
緑色に光るものをご紹介していますが、他の色のLEDもありますよ。
③3Vコイン電池は、3Vと書いてあるボタン電池のこと
④虫ゴムは自転車のタイヤの空気を入れるところにつけるゴムのこと
⑤ゼムクリップは紙をまとめる平べったいやつ
⑦アルミテープはアルミでできたテープのこと
この4つは100円ショップで購入できます。
もしなければホームセンターでOK。
プラスチックシートも100均で下敷きを買ってもいいし、食品トレーなどを使用してもいいし、どちらでもいいです。
実験
実験の前に、準備したものを組み立てて実験ができる状態にしなくてはいけませんね。
その詳しい説明がこちらのページにありますので、よく見て作ってみてください。
できたら、色々なものに静電気を発生させてみていくわけですが、その前に注意があります。
- 身体が帯電していたら実験がうまくいかないことがあるので、実験の前に手を水で洗いましょう。
- セーターなどの衣類は静電気を帯電しやすいので、綿などの帯電しにくい素材の服を着て行いましょう。
- ライトを直視しすぎないように気を付けましょう。
- 実験内容に書いてある以外のことをしないようにしましょう。
- ガスなどがついていると引火する可能性があるので、台所からは離れた場所で実験しましょう。
帯電させるものは、色々な種類があれば面白くなります。
自分ではなかなか思いつかないという人は、帯電列を参考にそろえてみましょう。
できれば、ライトが光る様子を写真に撮って自由研究に貼りましょう。
竹串フィラメントを作ってエジソンの実験をしよう
エジソンが日本の竹を使って電球のフィラメントを作った、という話を知っていますか？
エジソンが発明した電気には日本の竹が使われていたんです。
もしかすると、最近中学生に大人気のマンガ「ドクターストーン」で知った人も多いかな？
休校中アマゾンプライムで見放題になっていましたね。
主人公センクーと同じ化学を家でもやってみましょう♪
NGKサイエンスの動画を観ながら注意して行います！
まとめ方
エジソンの電球はこのようにして作られたということを書いて、そのあと実験の手順を踏んで実験の様子を写真と共にまとめます。
フィラメントの部分を、うどんやパスタ、そばなどに変えてみて実験しても面白いですね。
電気が通るかどうか、実験した様子を書いてみましょう。
また、実験の中で困ったことやつまづいたこと、注意したことなどもしっかりまとめていきましょう。
最後に、自分の考えや白熱電球に変わって普及してきているLED電球について調べたことなどもまとめると、いい自由研究になりそうですね。
そのうえで必要な追加実験があればやってみましょう。
準備するもの
- 竹ぐし3本
- アルミホイル
- 単一乾電池6本
- ネオジム磁石7個
- 割りばし
- リード線
- ピンセットまたは小型のトング（竹串を持っておくもの）
- ガスコンロ
竹ぐし、アルミホイル、割りばし、ピンセットは100円ショップやスーパー、ホームセンターなどで手に入ります。
ネオジム磁石も、ダイソーで「強力ネオジムマグネット」と書かれたマグネット磁石が売っているので、それを使えば100円で手に入ります。
リード線ははさむ部分がついているものを選びます。
小学校の理科の実験などで使ったものが家にある場合はそれを使ってください。
買うならホームセンターやもしかすると100円ショップで手に入るかな？（すみません、田舎なのでなかったです。都会は未確認です。）
ネットで買うなら600円くらいで手に入ります。
実験
実験の前に、準備したものを組み立てて実験ができる状態にしなくてはいけませんね。
その詳しい説明がこちらのページにありますので、よく見て作ってみてください。
この実験は火を使うので注意点があります。
できればおうちの人がいるときに実験してください。
- 火を使うので燃え移りなどには気を付けましょう
- 燃やした竹ぐしやアルミはとても熱くなっています。燃やした後、5分くらい鍋やお皿の上に置いて、冷ましてから手で触ります。
- 竹ぐしが炭になっていないと電気が発生しません。きちんと炭になるまで熱しましょう。確認方法は落として金属音がするかどうかです。家にテスターのある人は1000オームになるかどうか確認してください。
同じやり方でフィラメントの材料を変えて実験してみましょう。
また、シャープペンシルの芯でも電気が起きますが、発電が非常に大きいので危険です。
このやり方では実験しないでください。
もしシャープペンシルの芯で実験する場合はこちらのページを参考にやってみてください。
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ストローで空気清浄機を作る
春になるとたくさん飛んでくる花粉や、PM2.5対策として、最近では空気清浄機のある家庭も増えてきていますね。
空気清浄機は静電気を使って空気をきれいにしているんですよ。
実際、家で空気清浄機を作ってみましょう♪
NGKサイエンスさんの動画を観てみてください。
この静電気を使った「異物をキャッチする」技術は、空気清浄機だけでなく、ウイルス・花粉も通さない！という高機能マスクにも応用されています。
すごいですね。
まとめ方
空気清浄機やマスクに静電気の性質が利用されていることを紹介して、実際どうなるのかを確認するという目的で実験を行うことを書きます。
ペットボトルの中の線香の煙が、どのくらいの時間で薄くなったかを測ります。
できれば、3~5回実験を繰り返すと、ブレのないデータがとれそうです。
この実験データから、自分の部屋だとどのくらいの大きさの空気清浄機が必要で、どのくらいの時間できれいになりそうだ、という計算までできるとすごいですね。
そして、この機能が利用されているマスクの外側の表面には花粉やウイルスなどがたくさん付いているということも、分かってしまいましたね。。。
準備するもの
- ペットボトル（500ml）2本
- 線香
- ストロー10本
- セーターやマフラーなど静電気の置きやすい服
- 耐熱皿（火をつけた線香を置く場所にするもの）
準備しにくいものは特にありません。
線香はスーパーやコンビニにも売っていますし、仏具店にも売っています。
実験
①ペットボトル2本に線香の煙を充満させます。
線香をペットボトルに入れっぱなしにしておくと、ペットボトル内の酸素が不足して火が消えてしまうので、線香を出したり入れたりしながらペットボトルに煙をためていきます。
煙は上へ流れるので、ペットボトルは上から線香をかぶせるような形で煙を集めます。
煙が集められたらしっかりふたをします。
②ストロー10本をセーターなどでこすって静電気を起こします。
1本ずつ袋に入ったストローなら、袋から抜くときに静電気が起こるそうです。
③静電気の起きたストローを煙が充満したペットボトルに入れ、どのくらいの時間で煙が薄くなるのかを測ります。
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中2 自由研究 電気と言えばエジソン
以上、中学2年生らしい静電気を含めた電気の自由研究についてお伝えしてきました。
電気と言えばエジソン。
エジソンの電気実験は、自由研究の題材にしやすい実験の1つとなっています。
電気事件の内容に、レモンやグレープフルーツを電池にする実験もありますが、これは中3のイオンのところでご紹介していきますね。
誰かと同じような実験になってしまったとしても、まとめ方や考察の書きかたで、印象はずいぶんと変わってくるものです。
○○と同じテーマになるからやめようかな・・・とか、そんなことは関係ありません。
自分の考えを書いたり、結果から気付いたことや考えたことの追加実験をして行けば、オリジナリティの高い自由研究になりますよ。
また電気の実験は、火を使ったり電気を使ったりするので、気を付けないとやけどをしてしまったり電流が体に流れてびっくりするようなこともあるかもしれません。
保護者の方が家にいるときに、火を使う実験はしてくださいね。
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