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果物電池で果物が電池となる仕組みがよくわかりません。

特に、パワー(電圧)の強い果物と弱い果物の何が違うのかが・・・。
イメージ的には、レモンやグレープフルーツなどのすっぱい果物の方が電圧が強いというイメージがありますが、リンゴの方が強い場合もあります。また、全然すっぱくないバナナでも電池になります。
なぜですか?

あと、LEDが光るのに1.5Vあればよいはずですが、くだもの電池で3Vくらい与えても、光が弱いのは、電流が少ないからですか?
電流を増やす方法とかあるのですか?

教えてください!!

ちなみに、これを子供相手に教える場合、どう説明するのがBESTですかね・・・。

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A 回答 (3件)

子供の夏休みの研究としてくだもの電池を扱ったことがあります。



電圧計で測ったりしたのですが、ちょっと意外な結果(考えればあたりまえですが)になりました。やはり、レモンは必ずしも良くないという結果です。

そもそも、この電池はアルミ板が溶け出すことによって電流が流れるもので、果物は単に酸として電気を通す(酸がアルミから銅の方へ動いていく)ためだけに働いています。なんか、くだもの電池って名前は人目を引くためだけにあるような感じです。

電流が多くなるためには、まず抵抗を減らすことが大事です。すっぱいものは酸が強めなので電気を通しやすいですが、実験をしていてレモンには大きな問題があることに気づきました。

そう、レモンのつぶですね。小さな薄い袋の中にそれぞれすっぱい汁が入っているので、どうやらその袋が抵抗になるようです。直接金属板を刺さずにレモン汁の入ったコップに金属板を入れる方が高い電圧になりました。アルミと銅の板の間に電気を流す(この場合は酸が流れるのですが)のを妨げるものがないことが大事なわけです。金属板の距離も短い方が良いです。

最後ですが、本当はアルミ板よりも亜鉛板の方が良いのです。亜鉛と銅ならボルタの電池ですね。
アルミ板は酸に漬けたときに亜鉛よりも勝手に溶けやすいので、LEDを通って銅まで電流が流れる代わりにそのまま溶けてしまいがちです。(考え方として、電子はアルミや亜鉛からLEDを通って銅へ、液の中では、アルミや亜鉛が溶けその代わりに酸が動いて銅へ、という感じです。アルミの場合には一部の電子は銅まで行かずそのまま酸と反応して水素になります。)きれいな亜鉛板の場合には銅板をつながなければ溶けにくいので、LEDを通る電流は増えることになると思います。乾電池にアルミでなく亜鉛が使われているのはそういう理由です。なお、銅板はきれいなものよりも表面が酸化銅になっている方が、酸と反応しやすいので電流は流れやすいです。
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この回答へのお礼

どうも、ご丁寧にありがとうございます。

実際に実験してみて、レモンよりりんご、グレープフルーツとバナナが同じ程度だったのですが、その理由がわかりました。あの粒が原因ってのは、確かにそうだと思います!!!

ありがとうございます。

お礼日時:2008/06/25 14:06

昔の記憶では、イオン化傾向の異なる2種類の金属を電極に使うことで電圧が発生する。

果実の中は電解液となっており、電子ではなくイオンが移動する。

>あと、LEDが光るのに1.5Vあればよいはずですが、くだもの電池で3Vくらい与えても、光が弱いのは、電流が少ないからですか?

果物電池に何も接続しない状態で3Vあっても、LEDを繋いだ瞬間に3Vよりも電圧が下がってしまいます。 果物電池にとって負荷が大きすぎるということです。
複数の果物電池を並列に繋ぐと容量を確保できます。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2008/06/24 21:27

子供相手ですか? それは難しいですね。

いい説明が思いつきません。
電池は電子の移動が主になるため、酸っぱさとはあまり関係がありません。
両極の金属の電位差と電解質(この場合は果物の果汁)の量が影響します。
電子の移動が起こる物体であれば関係ありません。

>電流を増やす方法とかあるのですか?
直列ではなく、並列に繋げばOKです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。

ちなみに、電解質(果汁)の量とありますが、バナナはイメージ的に果汁は少ないような気がしますが・・・。でも、グレープフルーツとあまり変わらないほどの電圧が出てましたが・・・。

お礼日時:2008/06/24 21:28

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参考URLの上側のものに、実用的な電流を取り出すための工夫について述べられていますので、参考にして下さい。

http://www.cubeland.net/jirei_htm/000573/

http://www2s.biglobe.ne.jp/~nakacchi/LemonCell.htm

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2.輪切りを試す。

1で成功すれば実験器具としては問題がないのでは と推測します。

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1.果物に差し込んだ亜鉛板で電子ができます。そして亜鉛板をつくっている亜鉛原子が、電子を残して亜鉛イオンになって電解液に溶けていきます。銅板の方はほとんど溶けません。
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電気を通すものって何がありましたか?あんまり浮かばなくって…。子供が明日持って行かないといけないので、早めに回答いただけると幸いです。

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よく通す物から順に・・・。
 銀・アルミニウム・銅・鉄・・・。
 黄銅も概ね鉄と同じくらい。
 ステンレスは鉄よりちょっと下。

 水(ただし純水以外)

 身の回りにある物だと・・・。

 アルミ箔(これはアルミニウムだから当然。)
 ガムや飴がくるんである銀紙
(銀色の面は、アルミニウムの薄い皮膜だから通ります。)
 銀色のプラスチックフィルムも、物によっては。
(これもアルミニウムの皮膜。)
 乾いたタオルや雑巾は通らないけど、ひたひたに濡らすと通ります。
(水が導体になる。)
 日本で流通している硬貨はみんな通ったと思います。

 通りそうで通らないのはアルマイト
(アルマイト皮膜が剥がれたところ同士ならアルミニウムだから通ります。)
 ビールや缶ジュースの空き缶も、通らない。
(表面にビニールコーティングがしてあるため。)

 こんなものかな?

 おっと、一つ忘れてました。
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 ちょっと抵抗が大きめですけど、テスターの針が触れるくらいには通ります。
 汗をかいたり、濡れていると、もう少し通り易くなります。

よく通す物から順に・・・。
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(銀色の面は、アルミニウムの薄い皮膜だから通ります。)
 銀色のプラスチックフィルムも、物によっては。
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Q食塩水を電解質溶液とする化学電池について

すみません,中学3年生ですが,次のことについてご指導ください。よろしくお願いいたします。

「食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」という問題です。

化学電池で電流が流れる理由についての,私のこれまでの理解は以下のようなものです。

亜鉛の方が鉄よりイオン化傾向が大きいので亜鉛が食塩水に溶けだす→亜鉛板に電子を残す→鉄板よりも電子が過剰になるので導線を通って鉄板に移動する→水溶液中の水素イオンはナトリウムイオンよりもイオン化傾向が小さいので,鉄板に移動し,電子を受け取って水素となって発生する

ここで私が悩んでいるのは,「食塩水の濃度が濃くなる→NaClが多くなる」ことと電流の大きさが大きくなるのがどうつながるか,という点です。上の私の理解では,電流の大きさは水素イオンの数に応じて大きくなったり小さくなったりするのであって,NaイオンやClイオンの数とは結びつかないのですが…

それとも上記の私の理解のどこかに誤りがありますか。

どなたかお詳しい方,ご助言いただけたら幸いです。よろしくお願いいたします。
(私は中学3年生ですが,私立で一部高校の内容も学んでいるので,高校生向けのご説明でも代位丈夫だと思います)

すみません,中学3年生ですが,次のことについてご指導ください。よろしくお願いいたします。

「食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」という問題です。

化学電池で電流が流れる理由についての,私のこれまでの理解は以下のようなものです。

亜鉛の方が鉄よりイオン化傾向が大きいので亜鉛が食塩水に溶けだす→亜鉛板に電子を残す→鉄板よりも電子が過剰になるので導線を通っ...続きを読む

Aベストアンサー

中学校や高校で電池を扱う場合は構造のはっきりした典型例でやるべきだと思います。理屈ははっきりしないがとにかく電流が流れるというレベルの電池について含まれている物質の役割を質問しても明確な答えは出てきません。そういう意味でボルタ電池は扱わないとなっていたはずなんですがいつの間にか復活してしまったようですね。銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池でさえ解説はあいまいです。鉄、亜鉛になるともっとあいまいになるでしょう。(電気化学の専門家で「ボルタ電池」をキチンと説明しようと思っている人はほとんどいないのではないでしょうか。「過去の遺物」なのです。したがって出回っている説明は何十年も前の化石のようなモノだけです。この説明は一度消えた単元を復活させて得意げな顔をしている人たちに責任を取ってもらわないと仕方がありません。ただし、後で出てくる酸化・還元反応の理解の妨げになるようなものを書かれると困ります。)

電池は「酸化・還元反応に伴う電子の移動を外部回路に取り出して利用する装置」です。酸化剤の反応、還元剤の反応がはっきりと書き下すことができないものを電気が流れるというだけで持ち込むことは避けるべきです。
※銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池について
  Zn→Zn^2+ +2e^-
  2H^++2e^+ →H2
 と書いてあるのをよく見ます。
 これは1つにまとめると
 Zn+2H^+ → Zn^2++H2
 という反応と同じになります。
 硫酸を使った電池であれば起こるでしょうが食塩水では起こらないはずです(「亜鉛は酸とは反応するが常温の水と反応しない」というのはどの教科書にも載っている必須項目です。Mgだとゆっくりと反応が起こります。何とかわかるという限界です)。自発的に起こらない反応は電池として利用できません。
 こういう説明ではだめだということは30年前でも十分に了解されていたはずのものなのですが、またそのまま復活しています。もう、うんざりです。

NaClは酸化剤にも還元剤にもなりませんから質問者様の疑問はもっともなのです(ただ、電流が水素イオンで決まるというところは「???」です。)。酸化剤にも還元剤にもならない物質の存在がなぜ必要かについてまともに答えている解説はほとんどないのではないでしょうか。

>食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」

いかにも実験的に確認されたものであるかの様に書かれています。中学校での問題ですからよく知られている現象であるということも前提になりますね。本当でしょうか。
ソーラーモーターはどれくらい回るのでしょうか。食塩水の濃度をどのように変えているのでしょうか。
蒸留水ではうまく回らないが食塩水では回るという意味でのことでしょうか、それとも5%の食塩水と10%の食塩水で電流値が変わるということを言っているのでしょうか。

昔、「イオン化傾向の異なる2つの金属と電解質溶液があれば電池になる」という説明が出回っていました。この問題もそれにのっとってのもののように見えます。電流は電解質のイオンが移動することで生じるという説です。現在は「電極表面でおこる酸化・還元反応によって電子の移動が実現する」という立場で考えています。高校の教科書では、電池は酸化・還元反応の単元の中で出てきます。

中学校や高校で電池を扱う場合は構造のはっきりした典型例でやるべきだと思います。理屈ははっきりしないがとにかく電流が流れるというレベルの電池について含まれている物質の役割を質問しても明確な答えは出てきません。そういう意味でボルタ電池は扱わないとなっていたはずなんですがいつの間にか復活してしまったようですね。銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池でさえ解説はあいまいです。鉄、亜鉛になるともっとあいまいになるでしょう。(電気化学の専門家で「ボルタ電池」をキチンと説明しようと思っている人は...続きを読む

Q10円玉と1円玉で作る電池ができません。助けてください。

いま、10円玉と一円玉の間に食塩水を浸したろ紙をはさんだ
電池を作りましたが、電球がつきません。電球はムギ球なのですが、
つきません。
明日、実験の授業で使うつもりなのですが、どうしたらうまくつきますでしょうか。詳しく知っている方、教えてください。
 
状況なのですが、うまくつかないので、10円だまと1円玉を交互に20枚積み重ねてもつきませんでした。

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お呼びですか。m(__)m
テスターで計るのは電圧ではなく「電流」です。
電池に直接電流測定レンジでテストピンを当てるのは、基本的に禁止なのですが、このような微小電流しか流せない(内部抵抗が大きい)電池の場合は、最大出力電流をこの方法で測ります。
恐らくムギ球を光らせるだけの電流は得られないでしょう。
でも電圧が2.5Vまで出せたのなら、直列で、6Vちょっとになるようにすれば、液晶電卓を起動できると思います。

液晶タイプの(腕)時計ならば、裏蓋をはずして繋げば、電池の電圧は1.55Vが規定ですから、大抵出来るはずです。
#液晶置時計だと大きいのは厳しいかも。

乾電池一個の時計は、私はレモン電池でやりましたが、11円電池では厳しかったですか。
電流容量を上げる方法としては、食塩水じゃなくてレモン汁を使ってみてください。
これ私が試したレモン電池と同じ構成になります。
はるかにパワーがあるはずです。
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Qフルーツ電池の自由研究なんですが・・・

夏休みの自由研究で、フルーツ電池を使って電子オルゴールを鳴らす実験をしました。
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Aベストアンサー

電極の金属は何を使ったのでしょうか?
電極が同じで電解液(レモン汁など)を変えただけだとオルゴールの音の大きさはあまり変わらないかもしれないですね。
というのも、電池の電圧は電極の金属の種類で決まります。
電解液によって電池の寿命(どのくらいの時間オルゴールが鳴り続けるか)は多少変わったのではないでしょうか。

>>レモン汁だけよりも、水道水にレモン果汁を数滴 加えたものの方がよく音が鳴りました。

これについてですが、簡単に言うと、電極にどんどん新しい電解液がこないと電流は流れ続けてくれません。
レモン汁だけだと電解液はドロドロしていますよね。
そうすると新しい電解液が電極の近くに漂ってきてくれないので、電流はすぐに弱くなってしまいます。
そのため、水にレモン汁を溶かしただけのものの方が液体はさらさらしているので、音が良くなったのだと思います。

Qボルタ電池の水溶液を食塩水にしたら電流は流れるのですか?

ある高校の入試問題で、『銅板と亜鉛板をうすい塩酸の中に入れて、図のような装置(図省略)を作ったところ、発光ダイオードが点灯した。次の各問に答えよ。~~問3.うすい塩酸のかわりに入れても電流が流れるものを、次のア~エからひとつ選び、記号で答えよ。 ア蒸留水 イ砂糖水 ウ食塩水 エ エタノール』というものがありました。正解は。『ウ 食塩水』です。
 私自身あまり電池のことに詳しくないのですが、わたしは、イオン化傾向の違いにより電圧が発生すると思っていました。塩酸水溶液の中には、水素イオンが入っています。亜鉛は、水素よりイオン化傾向が大きいので、亜鉛イオンとなって水溶液中に溶け出します。一方、銅は水素よりイオン化傾向が小さいので、イオンになることは無く、亜鉛版のほうから流れてきた電子を水溶液中の水素イオンに与えるので、起電力が生じ電流が流れる。その結果、銅版には、水素分子のあわ粒が付着する。と。理解していました。
 水溶液を食塩水にかえたら、陽イオンはナトリウムイオンがあるだけです。ナトリウムは亜鉛よりもイオン化傾向が大きいので、そもそも亜鉛は、イオンになることができないのではないですか?
 さらに、ボルタ電池自体にも疑問が生じてきましたが、亜鉛板から亜鉛がイオンとなって水溶液に溶け出していく際に、その亜鉛板に残った電子をその場(亜鉛板上)で、水素イオンが受け取って水素分子(気体)になるということは無いのですか?亜鉛板に水素のあわ粒がついてもいいように思うのですが、いかがですか?宜しくお願いします。

ある高校の入試問題で、『銅板と亜鉛板をうすい塩酸の中に入れて、図のような装置(図省略)を作ったところ、発光ダイオードが点灯した。次の各問に答えよ。~~問3.うすい塩酸のかわりに入れても電流が流れるものを、次のア~エからひとつ選び、記号で答えよ。 ア蒸留水 イ砂糖水 ウ食塩水 エ エタノール』というものがありました。正解は。『ウ 食塩水』です。
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Aベストアンサー

ボルタ電池の問題は,ここでも何度も何度も繰り返しあがっています.
ボルタ電池をまともに考えることは,中学高校の理科では不可能です.ボルタ電池のバリエーションを出題すること自体,出題者の見識を疑います.この問題については,ボルタ電池の問題点を理解していない出題者が,うわっぺらの知識で作った問題に見えます.

ボルタ電池では水素イオンとのイオン化傾向が問題になるのではないので,塩酸であるかどうかは本質的な問題ではありません.亜鉛の溶解 (酸化) とペアになるのは,銅板表面の酸化銅の還元か,溶存している酸素の還元です.つまり,イオン化傾向では比べるものがないのです.水素イオン濃度が高ければ水素イオンの還元がおこることもあるでしょうが,別に水素イオンがなくてもかまわないのです.実際には,状況に応じてこれらの混合でおこっているのでしょうね.
イオン化傾向は,より一般的な「酸化還元電位」というものから,ある場合だけを取り出してきて,序列だけをつけたものです.そして,イオン化傾向では議論できない反応と組み合わさって電池になるので,まっとうな議論は大変複雑になります.
この問題は,単に「塩酸でも塩水でも発電する」という知識を問う以外のものではありません.なぜそうなるかを考えてはいけないのです.考えても,高校までの理科では説明のしようもないからです.まして高校入試では話になりません.

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