異なる種類の電池を繋ぐ

異なる種類の電池を繋ぐ

続けての質問となってしまいましたが、別途お伺いします。
ふと疑問に思ったのですが、異なる種類（単一とか単二ではなく）、例えばマンガン電池とアルカリ電池を繋ぐとします。この時、何も配慮なく繋いで問題はないでしょうか？ それぞれの電池のプラス、マイナス極の電位を考えて繋がないといけないのではと思いました。

と言うのも、
こういうことを考えたからです。
例えば、次の電池があったとします。
電池A：マイナス極0V、プラス極3V
電池B：マイナス極2V、プラス極5V
電池C：マイナス極6V、プラス極9V
（値は電位で、何らかの参照極が基準）

そして、次の場合を想定してください。
（１）
AとBを次のように直列に繋ぐ。
電池A：マイナス極0V、プラス極3V ---- 電池B：マイナス極2V、プラス極5V
したがって、Aのマイナス極とBのプラス極に負荷つなげます。

（２）AとCを次のように直列に繋ぐ
電池A：マイナス極0V、プラス極3V ---- 電池C：マイナス極6V、プラス極9V
したがって、Aのマイナス極とCのプラス極に負荷つなげます。

この両者で全く違いはないでしょうか。（１）はまともに使えそうな気がします。
電流の流れは
電池A：マイナス極0V、プラス極3V ⇒ 電池B：マイナス極2V、プラス極5V ⇒ 負荷 ⇒ 電池A：マイナス極0V
で、全て電流は高電位から低電位に移動しています。

一方、（2)にではどうでしょうか。
電池A：マイナス極0V、プラス極3V ⇒　電池C：マイナス極6V、プラス極9V ⇒ 負荷 ⇒ 電池A：マイナス極0V
とした場合、ちょうど真ん中のAのプラス極3VとCのマイナス極6Vで、
電流の流れと電位の高さに矛盾が生じます。

これは問題なのでしょうか？

それとも何か私でとんでもない初歩的な勘違いをしているのではと心配しています。
回答、修正、など頂けますと幸いです。
どうか宜しくお願いします。

No.10 ベストアンサー 回答者： geshon 回答日時： 2010/05/26 01:53

そんなに変な質問ではないと思います。

まず純粋な思考実験に対する質問ですが、乾電池A,B,Cのプラス極とマイナス側の電
位差はすべて3Vであり、この電位はリチュウム電池などと同じであり、それほどおか
しな電池ではありません。

また、実は質問の回答も質問者さん自らが答えています。
＞直結させると電位差がなくなり、両者の電位が等しくなる、その通りです。

（１）の回答は、電池Aのプラス極と電池Bのマイナス極を接続すると、電位差がなく
なり両者の電位が等しくなります。

つまり、接続した瞬間は、電池Aのプラス側の電位は3Vであり、電池Bのマイナス側の
電位が2V であり、やがて両者の電位は3V になります。

ちなみに、電池Bのプラス極の電位は、接続した瞬間は5Vですが、やがて6Vになります。

「やがて」の時間は、電池AとBの接触させた導線の抵抗値と、電池Bのマイナス極側に
どれだけ電荷が蓄積されていたかの量に依存します。

（２）の回答は同様に電池Aのプラス極と電池Cのマイナス側の電位はやがて3Vになり
ます。

上記説明の電位は全て特定の「参照極」からの電位差です。

でも、こんな現象はおきません。

では、何がおかしいのでしょうか？
「電池の片方の電極と、その電池と独立した回路（ここでは「参照極」と呼んでいま
すね）との間には電位が存在しない」からです。電位差が０Vという意味ではありま
せん。

これは、２つ電池を買ってきて、ひとつの電池のプラス極ともう片方のマイナス極の
間に電圧計を入れただけでは電位が発生しないことと同じ意味です。電圧計は0Vを示
しますが、これは電位差がないことではなく、この２つの間には電位がないためで
す。

独立した回路に対して電位が存在するのは、それぞれの回路で電荷の蓄積に偏りがあ
り、それぞれの測定点から電荷が出入できる時です。例えば静電気など。
電池には電荷が蓄積されていますが、それは電解液の中に溜まっており、プラス極と
マイナス極の両方を何らかの回路で接続しない限り取り出せません。
金属単体では電荷は蓄積できませんし、電池に帯電した物質を接触させたところで、
おそらく電解液に吸収されるのがオチです。

つまり、電位差3V(であろうが、0.1Vであろうが1kVであろうが)電池は定義できます
が、独立した回路「参照極」から電池のマイナス極の電位差が0V(電池A),2V(電池B),
6V(電池C)のような状態は作れません。

もし作れるとすれば、それは別の電池(電源)やコンデンサなど電荷を供給できる回路
が介在しています。0Vならば、「参照極」と「電池のマイナス極」が導体で接続され
ています。

質問者さんの間違っていると思われるところは、「すべての物質（または導体）は電
位が存在し、独立していても電位差が定義できる」ではないでしょうか？
もしもそんな世界があれば、すべての物質が静電気が発生している中を舞う埃のよう
に重力以外にクーロン力がかなりの影響を受ける世界です。

別の質問「どうして100001Vにはなることがないのでしょうか？」同じ間違いが元に
なっているようです。

あと、もともとの質問ですが、異種電池は一緒に使用してはいけません。マンガンや
アルカリなどの違いだけでなく、単一や単二なども。なぜなら放電特性等が異なるた
めです。場合によっては電池内部で逆電流が流れる危険性もあります。

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2010/06/01 11:15

No.9 回答者： shokker02 回答日時： 2010/05/25 22:44

No.6 です。

No.6補足欄 ＞しかしながら，
（略）

例え話も基準の話もノーサンキューです。
私は「２端子の乾電池で第３の基準極をどうやって一致させるのか」を省略してるからおかしい、と
言っています。

細かい条件を省略した理想的テストケースを想定してるなら、
質問者さんは「参照極は短絡させているものとする」つもりなんでしょうが、
そんな「仕組は不明だがそういうもの」というブラックボックスがあるなら、
そのように書かなければ他人には伝わりません。
更にアルカリ電池やらマンガン電池やら乾電池やら現存する品名を言うから
おかしい、と言う人が多いんです。

貴方の頭の中は文字を通じてしか他人には伝わらないので
誤解を生む表現はさけるべきです。
No.7 さんのように理解ある方に「巡り合えて」よかったですね。

この回答へのお礼

ありがとうございます．

お礼日時：2010/06/01 11:14

No.8 回答者： vsl2000 回答日時： 2010/05/23 13:39

＞高さが相対値であるように、電位は相対値です。

基準とする参照極の電極電位（これも何かを基準にしている、一般的に水素電極）に対して、値が決まるのです。
私は知ったかぶりをしていませんし、電気化学を理解しております。

＞電池B：マイナス極2V、プラス極5V
＞電池C：マイナス極6V、プラス極9V
＞（値は電位で、何らかの参照極が基準）
　
＞値の大小だけをみて、それは現実に起こりえないから、質問に意味がないとする姿勢は誤りです（それほどに受け入れ難いのならば、値を10分の１にして考えてみてはどうかと思います）。
＞現存する電池を挙げているのではありませんよ。「電極電位の高低の違いが、電池の繋げ方に影響を与＞えるのではないか？」という私の疑問を、具体的に、明白に（大げさに）イメージするために、例として示したに過ぎません。

　ご理解になっておられる電気化学では標準水素電極基準で電極電位が5V、6V、9Vを示すような物質は存在しませんが、質問者さんのお考えでは、存在しようとしなかろうとそんなことは一切関係なく、もしそのような電池があったとしたらという仮定の上に立った、いわば電池や電極のつなぎ合わせパズルの問いかけではないかと思われるのですがいかがでしょうか？

この回答へのお礼

私の質問内容を捕捉頂きありがとうございます．
>もしそのような電池があったとしたらという仮定の上に立った、いわば電池や電極のつなぎ
>合わせパズルの問いかけではないかと思われるのですがいかがでしょうか？
全くその通りです．

>標準水素電極基準で電極電位が5V、6V、9Vを示すような物質は存在しません
はいありません．ですから，参照極が何かを特に示していません．ですが，どんな参照極を用いても，これ程の大きな電位の範囲はあり得ませんね．ですから，あくまで大げさに書いてあるとお考えください．

『電極のつなぎ合わせパズルの問いかけ』
当にこの言葉が表わす内容が，私の質問内容であります．

回答の程，何卒宜しくお願いします．

お礼日時：2010/05/25 17:30

No.7 回答者： shokker02 回答日時： 2010/05/22 22:44

乾電池は端子が２つで、内部の化学反応により２端子間に電位差を生じるものです。

なのに、前提には乾電池らしからぬ余計な条件があるので話がおかしくなっています。

＞電池B：マイナス極2V、プラス極5V

という電圧を生じることは有り得ません。

質問文の
＞（値は電位で、何らかの参照極が基準）
は、乾電池には端子は２つしかなく、「参照極を基準」にこれらの電圧を生じる術がないので意味不明です。

つまり 「電池Bのマイナス極が２Vで～」などの前提が「誤り」です。

なのでそれ以降の電圧の高低差も「基準点を基に」した推論でありそれらは全て無意味です。

乾電池は「自身の２端子の相対電圧」だけが電圧源です。

この回答へのお礼

回答ありがとう御座います．
しかしながら，やはり電圧，電位，電位差についてのご理解がなされていないと思われます．
参照極で，物理的に測ることができる，できないの問題ではありません．
電位と言うのはあくまで相対値です．何か基準があってその値に意味があります．

例えば，
電池B：マイナス極2V、プラス極5V
という電池がもしあったとします．するとこの電池の電圧は３Vです．
電池の電圧と言うのは，マイナス極とプラス極の電位差なのです．
乾電池が1.5Vだから，マイナス極は0V，プラス極は1.5Vだとはなりません．
マイナス極が0.5V，プラス極が2.0V，ということも起こり得るのです．
参照極を何にするか，また両極の電気化学反応の種類によって各極の
電位が定まります．

お礼日時：2010/05/25 17:47

No.6 回答者： deltalon 回答日時： 2010/05/22 22:09

　すみませんが「これは問題なのでしょうか？」の意味がよく分かりません。

これは「接続できない」ということでしょうか？
　という事はさておき、、仮にそういった電池があったとしても、接続自体問題はないのではなかろうかと思います。それは、電流が(+)から(－)にながれる時は、ごぞんじのように電子が逆方向、つまり(-)から(+)に流れるんですよね。このばあい電位とは関係なく、極性が決まっているわけですから、電子の流れも変化しない。つまり(仮にあるとして)1Vの電池と5Vの電池を直流配列すれば、アウトプットは6Vになるんじゃありませんでしょか？(熱もって壊れる気もしますが。)
　もし問題の読み間違いがありましたら、すみませんがもう一度、質問し直していただけませんか？

この回答への補足

ありがとうございます．補足をしようとおもいましたら，回答番号：No.7
さんの回答内容が補足に相当するのでそちらをご覧頂ければと思います．
どうぞ宜しくお願いします．

補足日時：2010/05/25 17:39

この回答へのお礼

回答ありがとう御座います。追って補足をお送りします。まずはご回答頂いたお礼を申し上げます。

お礼日時：2010/05/23 02:22

No.5 回答者： ferretlove 回答日時： 2010/05/22 21:01

ですから何度も言いますが乾電池で質問者さんのおっしゃる電圧は出ません。

>電池A：マイナス極0V、プラス極3V
>電池B：マイナス極2V、プラス極5V
>電池C：マイナス極6V、プラス極9V
従ってそれ以降の疑問も無視出来ます。

例えとして出したと言いますがその例えの時点で間違いだらけです。
無知なことは恥ではありません。
しかし、知ったかぶりは恥ずかしいことです。

この回答への補足

ferretloveさん、私は知ったかぶりをしていませんし、電気化学を理解しております。
値の大小だけをみて、それは現実に起こりえないから、質問に意味がないとする姿勢は誤りです（それほどに受け入れ難いのならば、値を10分の１にして考えてみてはどうかと思います）。

前回の補足で説明してもお分かりいただけないようならば、私の説明の仕方が悪かったのだと思います。もっと詳しくご説明したいのですが、あなたを説得することが私の目的ではありません。恐れ入りますが、回答されるのをお控え頂ければと思います。

補足日時：2010/05/23 02:19

この回答へのお礼

補足において色々と申し上げましたが，私の方に回答者様を卑下するようなつもりは全くなく，あくまで私は質問内容について純粋に疑問をもっており，これを解決するために申し上げました．どうか穏便にご理解頂ければと思います．文面ですと音の高低が作れないため，こちらの気持ちを表すのにやや難しく，ご気分を害されておりましたら申し訳御座いません．

お礼日時：2010/05/25 17:50

No.4 回答者： ferretlove 回答日時： 2010/05/22 17:16

でしたら参照極とマイナス側でプラスの電位を出す乾電池を教えてください。

どこのメーカの電池でしょうか？。
そもそも乾電池で2V以上出ませんよ、006P電池なら9V出ますがあれも内部で1.5V電池を6個直列に接続してます。

この回答への補足

現存する電池を挙げているのではありませんよ。「電極電位の高低の違いが、電池の繋げ方に影響を与えるのではないか？」という私の疑問を、具体的に、明白に（大げさに）イメージするために、例として示したに過ぎません。

「参照極とマイナス側でプラスの電位を出す」
電位というのは相対的値であることを知って下さい。
揚げ足を取るわけではないのですが、「電位を出す」という表現からも
電圧、電位差、電位、についてご理解されていないと想像します。
富士山は海抜を基準にしているがためにプラス値になりますが、エベレストの頂上を基準にしたら、マイナス値になります。高さが相対値であるように、電位は相対値です。基準とする参照極の電極電位（これも何かを基準にしている、一般的に水素電極）に対して、値が決まるのです。

電池の電圧というのは、マイナス極とプラス極の電極電位の差です。
世の中にあるかないかは別として、ある参照極を基準にして、マイナス極が+1.0 V、プラス極が+2.0Vの電位を示すならば、その電池の電圧は1.0Vとなります。

補足日時：2010/05/22 19:14

No.3 回答者： ferretlove 回答日時： 2010/05/21 21:41

>それとも何か私でとんでもない初歩的な勘違いをしているのではと心配しています。

そのとおり！。
マンガン電池、アルカリ電池とありますから乾電池ですよね。
電圧は最大でも２Vもでません。
マイナス側が0V、プラス側が1.5V前後の電圧です。
マイナス側は0Vで絶対です。

>電池B：マイナス極2V、プラス極5V
うーん絶句。

No.2 回答者： ferretlove 回答日時： 2010/05/21 21:41

>それとも何か私でとんでもない初歩的な勘違いをしているのではと心配しています。

そのとおり！。
マンガン電池、アルカリ電池とありますから乾電池ですよね。
電圧は最大でも２Vもでません。
マイナス側が0V、プラス側が1.5V前後の電圧です。
マイナス側は0Vで絶対です。

>電池B：マイナス極2V、プラス極5V
うーん絶句。

この回答へのお礼

回答頂きありがとう御座います。恐れながら、「電圧」の概念をご理解されていないと思われます。電圧はあくまである二点の電位の差です。ですから、
『マイナス側が0V、プラス側が1.5V前後の電圧です。』
というのは誤記ですし、おそらく参照極の必要性などもご理解されていないかと思われます。

お礼日時：2010/05/22 14:41

No.1 回答者： nananotanu 回答日時： 2010/05/21 21:21

(絶対)電位と電位差を勘違いされています。

いずれの場合も、Aのプラス極と相手電池のマイナス極間に電位勾配は有りません(直結ゆえ)から、2つの極の電位は等しくなります。

この回答へのお礼

回答頂きありがとう御座います。しかしながら、勘違いはしておりません。

直結させると電位差がなくなり、両者の電位が等しくなる、その通りです。
しかし、それは「最終的」段階の話です。私が申し上げているのは、「過程」の話です。
電池が電力をもたらすのは、両極間の電位差です、それは、電位差をなくし両者の電位を等しくしようする「過程」に他なりません。

私が申し上げているのは、電極電位が異なる二つの極を繋げるということです。
電位も電位差（電圧）も理解しております。

その上で再度質問内容を眺めて頂ければ幸いです。
いかがでしょうか。

お礼日時：2010/05/22 14:53