2007 Fiscal Year Annual Research Report
環境問題に着目した義務教育課程におけるパワーエレクトロニクス教育実践
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17560259
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
東 徹 Kumamoto University, 教育学部, 教授 (80165076)
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| Keywords | 環境・エネルギー教材 / パワーエレクトロニクス / 非接触エネルギー伝送 / 電磁誘導 / LED照明 / 電気二重層コンデンサ / 授業実践 |
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| Research Abstract |
1. 電気二重層コンデンサを使用した運動エネルギー変換教材の開発 昨年度開発し授業実践も実施した生徒が乗れる回生ブレーキ搭載電気自動車のバッテリーの替わりに大容量電気二重層コンデンサ(EDLC)をエネルギー源とする電気自動車教材を開発した。急速充電可能な電気二重層コンデンサ用の、構成が簡単な電流バランス回路を開発した。2.5V、160μFのEDLCを2個並列にしたものを10セット並列にして24V電源としている。5分間で空の状態から24Vまでフル充電可能である。コンデンサは、電流を消費すると端子電庄が直線的に低下するため、EDLCとモータの間に昇降圧DC-DCコンパータを装着している。
2. 電気より光へのエネルギー変換教材の開発 最近家庭用照明や自動車のヘッドライト等に使用され始めた発光ダイオード(LED)の特徴(発光効率が高い・微少電流でも点灯する・調光しやすい)を、照明機器という光エネルギー変換の視点より学ぶ実験教材を開発した。白色LEDを100から200個使用し、定電流駆動して点灯している。調光は、定電流源の電流値を変化させることにより行っている。
3. 発電及び非接触エネルギー伝送教材の開発 小学校理科6年生の「電磁石」単元の発展授業用教材として、児童の身の回りにある電磁誘導を使った発電機及び、電磁調理器、非接点充電器のしくみを、環境・エネルギーの観点から体験的に学ぶための教材を開発した。
4. 小学校での環境・エネルギー教育実践 発電・非接触エネルギー伝送教材を使用し、小学校6年生(29名)に教育実践を行った。事後アンケートにおいて「磁気エネルギーは、物理的に接触していなくても伝わることが体験的にわかりましたか」の問いに対し、97%の児童がよくわかったまたはわかったと答えていた。また、全員の児童が、授業に興味を持って参加できたと答えており、本教材の教育的有効性が検証された。
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