出産前後の痔にはご注意!

電池を直列につなぐと電圧が上がるのはなぜなのでしょうか?
下記のページ等を見て
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denchi1.html
電流がなぜ流れるのかはだいたい理解できましたが、2つ電池をつなげても
倍の電流が流れるとは思えません。
何かわかりやすい説明をしているサイトなどあったら教えてください。

A 回答 (4件)

こんにちは



電子の流れを考えてみると、意外と簡単かもしれませんよ。
実際の反応とは、ちょっと違うかもしれませんが・・・
繋がっている、ということは、それぞれ単独で反応しているのではないということです。

たとえば、ある単位時間に、1つの電子を流す(受け渡す)電池があるとします。
直列につないだ場合、たとえば基点となる電池Aの+から電子を1つ放出したとします。-から電子をうけっとた電池Bは、電子による反応と自身のイオン化傾向の差により、+から2つの電子を出すことになります。
電池Aは-から電子2個を受け取り、1つは反応の完成に使われ、1つは新たな反応に使われ、さらに自身のイオン化傾向の差から1つの電子、計2つの電子を放出します。
次に電池Bも電子がひとつ足りない状態なので、うけっとた2つの電子のうち1つを反応の完成に、1つを新たな反応に使い1つの電子を放出して、さらに自身のイオン化傾向の差から1つの電子を放出するので、電池Bの+から電子2つが放出されます。
これ以降は繰り返しですので、単位時間に1つの電子を受け渡すことのできる電池を直列すると、2つの電子の受け渡しを行う、ということになり、2倍の電圧、2倍の電流になるわけです。

電池AのZn極で、まず、イオン化傾向の差から、電子が2つ放出されたとします。
  Zn → ZnII++2e- ・・・ (1)
放出された電子は、電池BのCu極で、
  CuII++SO4II-+2e- → Cu+SO4II- ・・・ (2)
そうすると、電池BのZn極で
  Zn+SO4II- → ZnII++SO4II-+2e-
  また、自身のイオン化傾向の差から、
  Zn → ZnII++2e-
  合計4つの電子を放出することになります。・・・ (3)
電池AのCu極に、電子4つが受け渡されますが、(1)の状態では、電子は受け渡された(放出された)という前提ですので、水溶液中の負の電荷が2つ不足している(電子が2つ少ない)ことになります。そこで2つは補充のように使われ、残りの2つから(2)~(3)のようになり、後は繰り返し・・・
という感じだと思いますが・・・
最初に、「電子の流れ」と書いてしまいましたが、実際は受け渡されるよる様なものなので、受け渡しと考えたほうがわかりやすいかもしれません。
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この回答へのお礼

私が聞きたいことの答えのような気がします。
しかし、イオンのあたりの話がよくわかっていないので、そのあたりから
勉強しないとblue_roseさんのおっしゃっていることが理解できないかも
しれません。
どうもありがとうございました。

お礼日時:2008/10/19 01:06

電圧というのは高低差によく例えられます。



1Vの電圧を持った電池を考えましょう。
この1Vとは、電池をはさんだ両側の「高低差」が1Vだと意味しています。-極側に対して+極側が+1V高いというわけです。
この電池を直列につなげると、電池1の-極側に対して+1Vの場所に電池2の-極をつなげるということですから、電池2の+極側は、電池1の-極側にに比べて+2V高い位置にあるはずです。
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No.1、No.2さんが殆ど説明していますが、蛇足ながら補足を。


実は電池自体も「電気抵抗」となる要素があります。
一般的には内部抵抗と呼ばれています。
故に、厳密には2倍の電流とはなりません。(まあ誤差程度。)

例えば3個の電池を用意し、2個を順方向に、もう1個をワザと逆方向に繋げて電球をつけるとどうなるか?
答えは「電池1個の場合より薄暗く光る」です。
単純に2-1=1個分の明るさとなりそうですが、上述の内部抵抗が影響するのです。

また、電池の抵抗値は電力を消耗するにつれ大きくなります。
新旧の電池を組み合わせて使うとこの抵抗が大きくなるばかりか「過放電」となり、深刻な損傷(昔は破裂、現在は液漏れ)に繋がります。
メーカーが「新旧電池を混ぜて使うな」と注意するのはそのためです。

以上、参考まで。

すいません、サイトはよく分かりません、悪しからず。
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はじめまして



I=E/R (E=RI)という式はご存じでしょうか?
I:電流
E:電圧
R:抵抗
私の場合は、中学生で「ERIちゃんマーク」と習いました。
E
---
R I
です。

電圧=電気を流そうとする力
抵抗=電気の流れにくさ
と考えてみてください。
電池は“抵抗”に負けず、電流を流そうとします。
電池の電流を流そうとする力は電池を直列につなぐことによってプラスされます。
電流を流そうとする力が倍になるために電流も倍になります。
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あまりにも基本的で物理学のカテゴリーに入れるのもおこがましいのですが・・・。
子供に聞かれて恥をかかないように、苦手だった物理に再チャレンジしています。ところがいきなり初歩でつまづきました。
乾電池2個と豆電球1個をつなぐ場合、並列だと電圧も電流も1個のときと同じで直列だと電圧も電流も2倍になるのはどうしてですか?
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サルだと思ってわかりやす~く教えていただけないでしょうか。

Aベストアンサー

小学生に教えるたとえ話が分からないという質問でよいのですよね。
私なりに考えたのですが、この電気の症状を水流で例えるには、限界があると思います。なので、こじつけで納得させるしかないと思います。
それを踏まえて、私なりの解釈を考えました。
私が小学生の頃は、『電圧』と『電流』と『電気の強さ』と『電気の量』という単語を使っていたような気がします。
イメージは、山の川を想定します。その川には上流にダム、下流に水車があります。
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かなり、こじつけのたとえ話ですが、どうでしょうか?
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Qバッテリを直列に接続すると容量はどのように計算するの

バッテリの容量は
容量[Ah]=電流[A]×時間[h]
です。

電荷で考えて
電池はコンデンサなので
Q=CV
です。

コンデンサを2つ直列に接続すれば容量の計算は
1/( 1/Q + 1/Q)=Q/2
です。

並列に接続すれば
Q+Q=2Q
です。

質問1
例えば
1.2[V]のセルが20個の24[V]で容量40[Ah]のバッテリがあります。
これを直列に接続すると容量[Ah]と電圧はいくらになりますか?


電圧は2倍の48[V]になるでしょ?

容量は40[Ah]の1/2の20[Ah]になるのですか?
しかし、電流の大きさがかわらないので容量が減るのはおかしいですよね?

Q=CVより
電圧が2倍になるのでQも2倍になり容量は同じになるのですか?

・バッテリを直列に接続すると電圧は2倍になると考えています。容量はどのような計算式ですか教えて下さい?

・バッテリを並列に接続すると容量は足し算と考えて間違いないでしょうか?


質問2
バッテリのセルはケース内で直列に接続されています。
上記の例のバッテリのセル1つの容量は
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バッテリ本体の容量とセルの関係について教えて下さい。

簡単に考えてしまうと、
電圧を半分の大きさにしたいときはセルの10個にすればいい。
容量や、最大瞬間電流は半分になる気が最初はしていたのですがどうもおかしいと思っています。
どのような考え方ですか教えてください。

バッテリの容量は
容量[Ah]=電流[A]×時間[h]
です。

電荷で考えて
電池はコンデンサなので
Q=CV
です。

コンデンサを2つ直列に接続すれば容量の計算は
1/( 1/Q + 1/Q)=Q/2
です。

並列に接続すれば
Q+Q=2Q
です。

質問1
例えば
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Aベストアンサー

 こんにちわ
 あなたには電気の基本が必要と思われますので、お話ししましょう。面倒くさいのでわざわざ話してくれる人がいないものです。誤解されないように話しますので、少しくどくなりますよ。

 先ず、電池とコンデンサーは全く違う世界のものです。

 コンデンサーは、二枚の金属板の間に絶縁物をはさんでおいて極板としたものです。電極板を接触させなければ、円筒状に丸めても構いません。乾燥した空気(95%以上窒素と酸素の混合したもの)も絶縁物になります。

 絶縁物(誘電体とも言う)でさえぎられた両金属板(金属の定義は自由電子が自由に飛び回っている物のこと)に、常時発電し続けている電源(発電機や電池、時には摩擦電気でも良い、フランクリンの様に雷雲でも良い)の+とーを接続してやると、電極板に+とーの電荷が絶縁物にさえぎられているので流れていって中和できず、吸引しあって、(丁度、織田信長軍と、徳川家康軍が川をはさんで対峙している様に)溜まったままになる構造のものです。このとき電源電圧と同じ電圧になるまで、電気が(電流の元になる電子が)溜まります。
 電気=電荷、が溜まると電極板間の電圧が上昇するのが科学で突き止めた自然現象です。
 
 計算の詳細は省略します。
 
 コンデンサーの両極に電線を接続してマブチモーターを回し電流を流すと、溜まった電子が相手+電極に流れて順次中和し刻々減って行きます、最後に電荷が0になってしまいます。コンデンサーには電荷製造能力がないからです。
 これに対し、電池は、喧嘩相性の良い物質を探り当て(組みあわせは無限にあるのを探り当てその構造を工夫するのに各国、各大学、各会社、・・が発見に懸命です。燃料電池などと消費者用に適当に名前を付けています、水素電池、空気電池の方がよいと思うのですが)
 の反応を利用して、電流の素になる電子を分離して作り出しているのです。
 電流の元を作れる(化学反応他の手段で)電池と言えども、電流が流れて相手+電極に流れ着くと、中和して電子の出ない安定化合物に変化してしまいます。
 電気的に安定物質に変化した化合物には、充電と言う操作で引き千切り、鉛電池(バッテリー)の様に元の反応物質に戻せるものと、戻せないものがあります。


 このように、電池には寿命があります。つまり、製造した電池には反応物質に限度がありますから、5時間継続してほぼ一定電流流し続けられる電流は何アンペアか、10時間一定に流し続けられる電流は何アンペアか、を実測して、5時間率、とか10時間率とか、業界で用語を作り、使用電流が大きいと寿命が早いと言う消費者の目安にするわけです。

 電池の電圧が下がってきたら、反応物質がなくなってきた訳ですが、電気的には、電池の内部抵抗が大きくなったなどと、★内部抵抗と言う等価的な考えを取り入れ、電気回路で割り切る事もします。
 
 ★容量と言う言葉を色々な分野で使いますが。
英語のCapacity(キャパシティー)です。人間の度量、寛容度?、★静電容量(電圧x電気量これは計算に必要な値を並べただけの取り決め、定義)。
 ★電流容量ーー電流を流せる能力の意味
 トランス、発電機の容量でも、使用電圧(定格電圧などと言う)x発熱を考えて長時間連続して流せられる電流(定格電流)などです。

 電池を直列接続しても電流の出口は1個の電池と同じ、つまり、電流能力はIAのまま。
 電圧の+記号は電気の高さが高い方という意味の★「高」の文字-記号は★「低」の文字と考えて扱うとどんな場合も間違いを起こしません。誰もはっきり話してくれませんね。私の事実に基ずく記憶の仕方です。電圧の場合ですよ。
 すると、直列接続の場合、+2V-+2V-2V-+2V-は、高2V低高2V低高2V低高2V低となり、
安心して、山の高さを足し算できるし、さかさまに接続したのが有っても、計算できます、枝分れした接続でも。
 電池の並列接続の場合は電極板の出口が、2倍になったと考えるのが、科学的であり、事実でもあります。
 電流容量(放出能力)は、2I[A]。3個並列なら、電流容量(放出能力)は、3I[A]。

全体の容量(平均能力)は、計算に必要な電圧と電流を並べて、4個直列の場合=2x4VxIA。
 3個並列接続の場合=2Vx3IA

 誤解されないための、注意、全体の容量(平均継続能力)は、計算に必要な電圧と電流を並べただけと言いまし
たが、一応意味はあります。それは、

 電気は電圧を加えて電流を流して仕事をさせているわけですから、丁度、あなたが力を出して、バッテリーがあがった車を動かして仕事をしているのと同じ考え方をして、
電気にしてもらった仕事なので、電力と名付け、蒸気機関車を発明して大きな仕事が出来るようにしてくれたワット氏の名前を頂いて、電気の仕事の単位をワットにしているのです。仕事をしたかしないかが、私たちの最終目的ですからね。そうでしょう。
 それで電圧と言う力を出して、1秒間に動かした電子の粒の数=電流を掛け算したVxI=VIを容量といったり
時には電力と言うわけです。
 その使い分けは、よく見ると分かります。
 計算式、は以上の様に、考え方が先で、それを数式にするだけなのです。

 数式以前の基本的考え方の方が、基本であって、これで分かった分からないが決まるわけです。
 言葉の定義ですね。


 科学知識は、全て言葉の定義を覚えると、全部理解できてしまうのです。計算式も同じ。・・・・。です。


 

 こんにちわ
 あなたには電気の基本が必要と思われますので、お話ししましょう。面倒くさいのでわざわざ話してくれる人がいないものです。誤解されないように話しますので、少しくどくなりますよ。

 先ず、電池とコンデンサーは全く違う世界のものです。

 コンデンサーは、二枚の金属板の間に絶縁物をはさんでおいて極板としたものです。電極板を接触させなければ、円筒状に丸めても構いません。乾燥した空気(95%以上窒素と酸素の混合したもの)も絶縁物になります。

 絶縁物(誘電体とも言う...続きを読む

Q直列つなぎの電流の変化について

乾電池1個とモーターを使った回路の電流の強さの測定をしても、乾電池2個とモーターを使った直列つなぎの回路で電流の強さを測定しても、電流の強さの差がほんの少ししかないのは、なぜなのでしょうか。電池が1個から2個に増えたのだから、2倍の電流が流れてもよいのではないのでしょうか。

Aベストアンサー

 理由は二つあると思います。
1. 電池には内部抵抗があり、電池を2個直列にすると、この内部抵抗も2倍となり、電流は2倍より小さくなる。
2. 負荷がモーターの場合は、ANo.2の方がおっしゃる通りモーターに逆起電力が発生しており、特に無負荷では電池を直列にしても、電流はあまり増加しません。

 私も実験してみました。模型のモーターに定電圧電源で1Vの電圧を掛けた時無負荷で170mAでした。2Vで200mA,3Vで240mAでした。2倍の電圧で約1.2倍3倍の電圧で約1.4倍の電流でした。
 これは定電圧電源でしたが、電池なら内部抵抗増加による電圧降下で、これより少し少ない電流になるはずです。

Q直列回路と並列回路ではなぜ豆電球の明るさが違うのか

道筋が一本の回路と道筋が枝分かれしている回路ではなぜ豆電球の明るさが違うのですか??
直列回路より並列回路の豆電球のほうが明るいのはどうしてですか??

Aベストアンサー

豆球ひとつの両端にかかる電圧が異なるからです。並列につなぐと電池そのもの電圧がもろにかかり、直列に繋ぐとそれぞれの電圧は半分になります。電流の強さは電圧に比例しますから、ワット数が大きくなり、それだけ明るく輝くことになります。

Q1.5Vの乾電池(単三形)は何mAの電流が出る?

1.5Vの乾電池(単三形)は何mAの電流が出る?

乾電池とACアダプターの両方で動作できる機器のACアダプターはどの製品を見ても350mAです。
つまり、乾電池も350mA程度(もうちょい低いかも)の出ると考えてもいいのでしょうか?

たとえば)
私の家のキーボードは単三電池を8個(直列)をいれて動きます。
そこで、付属のACアダプターを見てみると12V350mAでした。
つまり、計算上電池一本は350mAの出力が出ていることになります。

ちなみに、電流についてはいまいちよく知りません。
ふと疑問に思ったので質問しました。
回答お願いします。

Aベストアンサー

>つまり、計算上電池一本は350mAの出力が出ていることになります。

までのあなたの仮説はほとんど正しいですね、 乾電池は350mAのほぼ電流を取り出せているといえます。

言葉の定義ですが、 電流は mA で、電気の流れる速さのようなもの。
出力というのは、電圧×電流 つまり電力というものです。

次に、
>乾電池(単三形)は何mAの電流が出る?
という初めの質問だけに答えるとします。

流そうとする電流は、機器の抵抗などによって変わります。
ただ、大きな電流を取ろうとすると、電池は電圧が低下して、使えなくなる(機器を動かせなくなります)

瞬時であれば、数A(アンペア)流せますが、そんな使い方をする機器は、まずありません。

カメラの外付けストロボは、1Aぐらいの電流を使い、一回のストロボ発光につき、数秒から20秒ぐらい電流を流します。 それを何度も繰り返せます。

お使いのキーボードが350mAを流すとすると、数時間連続で使えると思います。
電池の良しあしや、連続で使うかなどの条件によって変わるので一概に計算できません。

Q豆電球の明るさが並列回路の方が明るいのはなぜですか?!?

並列回路と直列回路を比べたとき,並列回路の方が豆電球が明るくなるのはなぜですか?
そのとき豆電球と乾電池は同じものを使いました。
教えて下さい!!回答よろしくお願いします!!

Aベストアンサー

豆球を並列にして電源に繋ぎますと、豆球それぞれに電源の電圧がかかりますから豆球1個の時と同じ電流がそれぞれに流れて光ります。豆球を直列にして電源に繋ぎますと、直列の豆球の合成抵抗は豆球1個の時の2倍になります。豆球直列の両端には電源の電圧がそのままかかりますが、豆球1個には電源電圧の半分の電圧しかかかりません。つまり豆球直列の場合には同じ電源に繋いだ豆球1個の場合に比較して流れる電流が半分にしかなりませんのでその分暗くなります。オームの法則で全て理解できる事ですので良く考えて下さい。

Q異なる電圧の電池を並列つなぎにしたら

起電力1Vの電池と、1Ωの抵抗があったとします。
電池を1個─1個の並列で抵抗につないだら、理想的には1Aの電流が流れますよね。
  ┌電池┐
─┤   ├─
  └電池┘

で、疑問に思ったのですが、電池を1個-2個で並列にして1Ωの抵抗につないだら、何Aの電流が流れるのでしょう?
電池を並列につなぎ、片方は1V、もう片方は2Vの起電力を持たせるという意味です。


わかりにくくてすみません……。
数式による説明もある程度理解できると思います。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

今までの解答に書かれていることに少し疑問を感じます。
「無限大の電流が流れて一瞬にしてお釈迦になる。場合によっては爆発する・・・。」
こういうことは起こらないのではないでしょうか。

子供が電池をいろんなつなぎ方をして遊んでいることがあります。乾電池3つを1.5Vと3Vにしてつないでいることはありそうです。「一瞬にして・・・」というのであればつないだ瞬間に事故になるのですからもっと事故例が多くなるでしょう。
電池ケースの中に入れっぱなしにしていれば事故になるかもしれないという意味だろうと思います。

電池は内部で化学反応が起こっています。
電池の中にある物質の起こす化学反応に相当する電圧は普通1~2Vです。乾電池の1.5Vはそういう反応のひとつです。自動車用のバッテリーは1つ2Vの電池(鉛蓄電池)をいくつか組み合わせたものです。
鉛蓄電池は電圧をかけると逆反応が起こります。充電が出来ます。鉛蓄電池は積極的に逆向きに電圧をかけることで使われています。充電式の電池では逆向き電圧をかけても大丈夫です。
乾電池は充電の出来ない電池です。充電ができないというのは電圧をかけても逆の反応を起こさせることが出来ないということです。でも電池の中には色んな物質が入っていますからそれらが反応する可能性はあります。それを調べるのには使いきった乾電池に電圧をかけてみるといいでしょう。多分電流はほとんど流れないと思います。その電圧で起こる反応が内部になければ電流は流れません。持続的に反応が起こるように物質が配置されていなければ電流が流れません。電極表面の近くにある物質だけが反応して終わりということになるかも知れません。そういう意味では絶縁体です。
乾電池は内部抵抗に相当する抵抗を持った導体ではありません。もしそうであれば使いきった乾電池に電圧をかけるとショートしたのと同じ事になるはずです。
電圧をかけて起こる可能性のある反応の中で注意するものは水の電気分解です。感電池には塩化アンモニウムの入っているものもありますから塩素の発生もあるかもしれません。こられは気体が発生しますのでたまると破裂の可能性があります。鉛蓄電池では充電時に水の電気分解も起こります。このとき発生する気体を逃がすか水に戻すかの対策が採られています。
乾電池でも水の電気分解の起こる可能性はありますが瞬時に起こると言うレベルのものではないでしょう。

1Vの電池に2Vの電圧を実際にかけてみて調べたわけではありません。予想です。
・電池の起電力以上の電圧を逆にかけると電池反応が起こらなくなる、
・逆反応が継続的に起こるためには電池内部の物質がそのように配置されていなければいけない
・水の電気分解のような副反応は起こる可能性がある。
(水の電気分解に必要な電圧以上の電圧がかかっている場合です。)
・電流が流れなければ絶縁体をはさんだのと同じになる
いずれにしても瞬時に何かが起こるというものではありません。入れっぱなしは危ないです。
いかがでしょう。

今までの解答に書かれていることに少し疑問を感じます。
「無限大の電流が流れて一瞬にしてお釈迦になる。場合によっては爆発する・・・。」
こういうことは起こらないのではないでしょうか。

子供が電池をいろんなつなぎ方をして遊んでいることがあります。乾電池3つを1.5Vと3Vにしてつないでいることはありそうです。「一瞬にして・・・」というのであればつないだ瞬間に事故になるのですからもっと事故例が多くなるでしょう。
電池ケースの中に入れっぱなしにしていれば事故になるかもしれないと...続きを読む

Q電球の明るさは 電圧、電流 どっちできまる?

 ・・・のでしょうか?

 タイトルのとおりですが・・・。
 イロイロ調べても、二つの意見が存在するので・・・。
 
 それとも、自分は何か、根本から勘違いをしていたりするのか・・・・・・。
 
 どうぞ、よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

明るさは
(電圧)x(電流)=(電力)で決まります。
しかし、電球には定格電圧が決められているため決められた電圧で使用しないと壊れたり寿命が短くなったり、表記のワット数の明るさが出なかったりします。
交流100V用の電球は交流100V以外で使っていけません。
交流100V(これは実効値の電圧です)で交流100V用電球を点灯すれば、表示されたワット数の消費電力の明るさでつきます。もちろん流れる電流(実効値)は(電球のワット数)÷(100ボルト)で計算できる電流(実効値)が流れます。その意味では
(電圧)x(電流)=(消費電力[ワット数])
なので、電圧一定なら、消費電力は電流に比例することから
明るさは電流だけで決まるといえないこともないですね。
これは電圧一定という条件が成り立っている場合だけの話です。
なので電圧または電流の片方で決まるのではなく、消費電力(ワット数)で決まるのであって、一般的にはどちらでもありませんね。

電球の明るさは交流100Vであれば、表示のワット数の明るさになります。

通常、使う電圧は定格の交流100Vと決まっていますので、60W の100V 用電球なら60/100=0.6Aの電流が流れます。

明るさは
(電圧)x(電流)=(電力)で決まります。
しかし、電球には定格電圧が決められているため決められた電圧で使用しないと壊れたり寿命が短くなったり、表記のワット数の明るさが出なかったりします。
交流100V用の電球は交流100V以外で使っていけません。
交流100V(これは実効値の電圧です)で交流100V用電球を点灯すれば、表示されたワット数の消費電力の明るさでつきます。もちろん流れる電流(実効値)は(電球のワット数)÷(100ボルト)で計算できる電流(実効値)が流れます。その意味では
(電圧)x(...続きを読む

Qくだもの電池で果物が電池になる仕組みを・・。

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・・・。

Aベストアンサー

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。

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...続きを読む

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


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