太陽光エネルギーを調べる実験
１．目的 太陽光エネルギーを熱や電気に変換する実験を通して、今後クリーンエネル
ギーとして期待されている太陽光エネルギーを考える。
２．準備物 太陽電池、１Ｆコンデンサー、リード線（赤１本、黒１本）、テスター、
太陽電池用モーター及びプロペラ、内側を黒ペンキで塗った発砲スチロール
製の皿、発砲スチロール製のカップ、１００CC用メスシリンダー、水80CC、
温度計、ものさし、ストップウオッチ、電卓（各自で準備）
３．実験
（１）太陽光から熱エネルギーへの変換の実験
① メスシリンダーで水道水80CCを発砲スチロールカップに量りとり、水温が室温にな
るまで待つ。
① ①の水を発砲スチロール皿に移して、直射日光にちょうど１０分間当てた後、再び
水をカップに戻して水温を測る。
② 太陽の高度（太陽光線と水平面のなす角度）をθとしたときのtanθの値を水平面
に垂直に立てた鉛筆の影の長さから求める。
④ ②の水の表面の面積を求める。
⑤ 太陽光から変換された熱エネルギーは１秒・１ｍ２当たり何［Ｊ］か計算しなさい。
（２）太陽光から電気的エネルギーへの変換の実験
① 太陽電池の表面の面積を求める。
③ 直射日光に当てた太陽電池の＋側へ赤の導線を、－側へ黒の導線をつないだときモ
ーターに付けたプロペラがどのようになるか観察しなさい。
④ 直射日光に当てた太陽電池に発生している電圧の大きさを、テスターで測定する。
このとき、テスターの＋－の極性に十分注意すること。誤ればテスターが壊れてし
まう。
⑤ 太陽電池を水平面に置いて直射日光を当てる。コンデンサーの＋－の極性に注意し
てちょうど20秒間充電する。
⑥ ④で充電したコンデンサーの電圧をテスターで測定する。このときもテスターの極
性を誤らないように注意すること。
⑦ ⑤の電圧をもとに、太陽光から電気的エネルギーに変換できたのは１秒・１ｍ２当
たり何［Ｊ］かを計算しなさい。
⑦ ⑥の値は（１）の⑤の値の何％になりますか。
４．記録と処理
（１）太陽光から熱エネルギーへの変換の実験
| | ①室温=水温 | ②水温
| ③tanθ
| ④面積
| ⑤熱への変換ｴﾈﾙｷﾞｰ
|
゜Ｃ
|
゜Ｃ |
|
ｍ２
|
J/s ･m２
|
| |
（２）太陽光から電気的エネルギーへの変換の実験
| | ⑤電圧 | ⑥電気への変換ｴﾈﾙｷﾞｰ | ⑦ (2)の⑥／ (1)の⑤ 百分率 |
Ｖ
|
J/s ･m２ |
％
|
| |
５．考察
（１）４．の⑦の結果から太陽光エネルギーの有効利用法はどうあるべきですか。
（２）太陽定数（地球の大気圏外で太陽光に垂直な面１ｍ２が１秒間に受ける太陽エネルギ
ーの量）が１.３６ｋＷ／ｍ２である。地表においては、元々の太陽光エネルギーの
何％を電気的エネルギーとして取り出せたか。太陽高度も考慮して計算しなさい。
％
（３）わが国の総発電電力量は９９００億ｋＷｈ／年（１９９５年度、電気事業便覧平成
８年版による）である。この電気エネルギーを太陽電池で取り出すとすれば、どの
程度の表面積が必要になるかを考察しなさい。
ｍ２
（４）一カ月の電力使用量が、３００ｋＷｈ（支払は約１万円）の家庭の電力量を、この
実験方法によって行うとすれば、どれくらいの面積の太陽電池が必要となるか考察
しなさい。
ｍ２
（５）本実験で使用した太陽電池の購入費は４４００円であった。（４）の面積の太陽電
池の費用はいくらか。この費用と（４）の家庭の何年分の電力料金とが同じになる
か。また、太陽電池の耐用年数及び製造過程による環境への負荷も考えて太陽電池
の課題を考えなさい。
円
年
６．感想
上の考察や、本日の実験で感じたこと、考えたこと或いは人類のエネルギー 問題につ
いての自分の意見等を書きなさい。