豆電球とLED、どちらが長く光る？
LED（発光ダイオード）のほうが、ずっと長く光ります。このシミュレーターの計算では、1F（ファラド）のコンデンサーに手回し発電機を1秒に2回の速さで50回まわして電気をためると（約2.5V）、つないだものが使える時間は次のようになります。
| つなぐもの | 1Fに50回 | 10Fに50回 |
|---|---|---|
| 豆電球 | 約9秒 | 約25秒 |
| LED（明るいへやで見える） | 約1分50秒 | 光らない |
| LED（暗いへやで見える） | 約11分 | 光らない |
| モーター | 約15秒 | 約1分10秒 |
| 電子メロディー | 約1時間50分 | 約4時間20分 |
10Fのコンデンサーは1Fの10倍の電気をためられますが、そのぶん50回ではいっぱいになりません（約1.0V）。200回ほどまわすと約2.2Vになり、豆電球が約1分20秒、LEDが暗いへやで1時間以上光る計算です。じっさいの時間は、コンデンサー・豆電球・LEDの種類や、まわし方でかなり変わります。授業では「豆電球は30秒くらい、LEDは3分以上」という例もあります。
どうしてLEDのほうが長く光るの？
コンデンサーにためた電気の量は決まっています。豆電球は、電気で細い線（フィラメント）を熱くして光らせるので、電気をたくさん使います。LEDは、電気を直接光に変えるので、少しの電気で光ります。同じだけの電気でも、少しずつ使うLEDのほうが長く光るのです。
おうちの方向けに言うと、コンデンサーにたくわえられるエネルギーは「容量×電圧²÷2」で、1F・2.5Vなら約3.1J（ジュール）です。2.5V・0.3Aの豆電球は約0.75Wを使うので、数秒〜十数秒でなくなります。赤いLEDは約1.8V以上で光りはじめ、数mA（0.003A前後）でも十分に明るく、電流が0.1mAまで下がっても暗いところでは見えます。豆電球はエネルギーの大部分が熱になりますが、LEDは光に変わる割合が大きいので、同じ電気で長く使えます。
おうちでの実験のやり方
- 手回し発電機、コンデンサー、豆電球（ソケットつき）、LEDを用意する。小学6年生の「電気の利用」の実験キットにそろっています。
- 手回し発電機をコンデンサーにつなぐ。＋と−（赤と黒）をまちがえないようにする。
- 1秒に2回くらいの速さで、50回ハンドルをまわす。
- コンデンサーを豆電球につなぎ、明かりが消えるまでの時間をストップウォッチではかる。
- もう一度50回まわしてためてから、こんどはLEDにつなぎ、同じようにはかる（LEDは長いので、5分などで区切ってもよい）。
- シミュレーターの予想とくらべてみる。
コンデンサーやLEDには＋と−の向きがあります。逆につなぐとこわれることがあるので、つなぎ方を確かめてから実験しましょう。コンデンサーの＋と−を導線で直接つなぐ（ショートさせる）と、大きな電流が流れて熱くなることがあります。コンセントや家の電気とはつながないでください。
自由研究のまとめ方のヒント
「まわした回数」「つないだもの」「使えた時間」を表にしましょう。まわす回数を10回・20回・30回・50回と変えると、ためた電気の量で時間が変わるようすがわかります。豆電球とLEDの時間を棒グラフにすると、ちがいの大きさがはっきりします。LEDの明かりがだんだん暗くなるようすを、1分ごとに写真でとっておくのもおすすめです。最後に「家の電気を節約するには、どんな照明を選ぶとよいか」を考えると、学んだことをくらしにつなげられます。
よくある質問
ハンドルを速くまわすと、たくさんたまりますか？
速くまわすほど発電機の電圧が高くなるので、早く、たくさんたまります。ゆっくりまわすと、何回まわしても電圧が低いままで、いっぱいになりません。ただし、コンデンサーには「最大使用電圧」（教材では2.5Vなど）があるので、それより高くならないように気をつけます。このシミュレーターでは2.5Vで止まるようにしています。
ためるときにハンドルから手をはなすと、ハンドルが回るのはなぜですか？
コンデンサーにためた電気が発電機に流れもどり、発電機がモーターとして回るからです。逆に流れないようにするボタン（逆流防止）がついている発電機もあります。
コンデンサーと乾電池は、どうちがいますか？
乾電池は中の薬品の反応で電気をつくるので、使っているあいだ電圧がほとんど変わりません。コンデンサーは電気をそのままためているので、使うにつれて電圧がどんどん下がり、豆電球はだんだん暗くなります。そのかわり、コンデンサーは短い時間でためられ、何回もくり返し使えます。乾電池のつなぎ方による明るさのちがいは、豆電球の直列・並列シミュレーターで試せます。
くだものでも電気をつくれますか？
できます。レモンに銅板と亜鉛板をさすと電池になり、何こかつなぐとLEDが光ります。レモン電池シミュレーターで試せます。LEDが少しの電気で光ることもわかります。
この実験に使えるもの
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