たった11円でできる簡単電池の仕組みの実験について

Question

小学生の子供と一緒に夏休みの宿題『電池の仕組み』について調べていたら、『たった11円でできる簡単電池の仕組み』のホームページを見つけて、実験をしました。

下記のように実験しましたが、ソケットをつけたまめ電球はつきませんでした。
 
【電池の基本構成を学ぶために、最も簡単な電池を作ってみます。小さく切ったクッキングペーパーを食塩水（約10％）に浸し、十円玉と一円玉で挟みます。これだけで十円玉をプラス極、一円玉をマイナス極とした立派な電池となります。 
　パワーを出すために3個ほど重ねれば、電子オルゴールを鳴らすこともできます。電池の基本構成は、この十円玉と一円玉と食塩水、つまり2種類の金属と液（これを電解液と呼ぶ）でさまざまな電池を作ることができ、基本的な組み合わせだけで30種類以上、形や大きさ、用途別の違いを含めれば、数千種類の電池があるといわれています。】

食塩水は約10％・20％と実験しましたが、つきませんでした。
本当にこの実験で、電池はつくのでしょうか。
回答よろしくお願いします。

c80s3xxx · Accepted Answer

豆電球というのは，じつは大変に電気を大食いするものなのです．なので，これを点灯させる電池を作るのは，どんな電池でもけっこう大変なんです．
太陽電池とかも，そのへんで安く手に入る小さいやつでは豆電球をつけるのはほぼ無理です．
電子オルゴールは，極端に消費電力が少ないので，実験で作る電池の動作を確認するには向いています．
しかし，これが鳴るということと，豆電球がつくということには，あまりにも大きなギャップがあるのです．
オルゴール以外に使えそうなものだと，太陽電池で使うことを想定したモータというのが，模型屋さんで売っています．
これはかなりわずかな電気でも，一応は動きます．
とはいえ，11円電池ではこれも難しいかなと思います．
クッキングペーパーを2枚使い，1枚は食塩水を染み込ませたあとキッチンハイターを少し染み込ませて，
2枚重ねで使うと，だいぶ電力が取れるようになります．
キッチンハイターを染み込ませた方が10円玉に当たるように．
電子オルゴールなら，これ1個で鳴るんじゃないかな．食塩水だけでは無理だろうけど．
なお，これでも，豆電球はまずつきませんよ．

okormazd · Answer

11円電池の起電力は、0.5V～1V程度です。内部抵抗が大きいので、3つ直列にして1.5V程度、6つ直列で、2.7V程度にしかならないでしょう。
電気機器を動作させるには、電圧のほかに電流があります。11円電池の短絡電流は、1mA程度だから、最大でも1mA程度の電流しか取れません。

以上は、ラフな実測値です。

電子オルゴールの動作電圧は、1.5V～程度、動作電流は、150μA～ていどだから、11円電池を3個直列でちょうど鳴るくらいです。

一方、豆電球はいろいろあるが、動作電圧は、低いもので1.5V～、動作電流は、0.3A～程度です。11円電池を3個直列だと、電圧はなんとかなるものもあるが、電流は桁が違います。3個直列を300個ほど並列に接続しないと点かないでしょう。9900円電池になってしまいます。

10円銅貨を磨かなくても、電圧はでますし、電子オルゴールを鳴らす程度ならいいでしょうが、豆電球を点灯したいというなら、磨かないと3個直列300個並列でも無理でしょう。電極面積が小さいから、内部抵抗も大きく、すぐに消耗して電流を取り出せなくなります。

これも、3個300個ではやっていないが、磨きと汚れで11円電池を作って比較したラフではあるが実測の結果です。

htms42 · Answer

電子オルゴールが出回り始めたのは
１１円では豆電球を光らせることが出来ないからです。
電流不足です。電圧は約１Ｖあります。

備長炭電池というのもはやりました。電子オルゴールはそれと一緒に出回り始めたものです。２０年ほど前のことです。備長炭とアルミホイールの組み合わせとの大きな違いは大きさです。硬貨は面積が小さすぎるのです。トランプぐらいの大きさの銅板とアルミ箔で間に食塩水を含ませたティッシュペーパを挟むというのであれば電子オルゴールはよく鳴ると思います。それでも豆球は少し光るか光らないかというきわどいところでしょう。豆電球の消費電力がかなり大きいです。
私はソーラーモーターを使っていました。普通の模型用のモーターはうまく回りません。少ない電流で回るソーラーモータが必要です。それでも回るのは数分間でしょう。

銅板を磨くという必要はありません。
磨かなければいけないとただ書いている人はやったことがない人です。

磨かなければいけないのはリード線をつなぐところです。
電池としての働きは磨いていない銅板の方がいいのです。

RTO · Answer

補足
「電子オルゴールを鳴らすことが出来るのだから、まめ電球も灯すことが出来ると思い」
これは仮説に過ぎません

そもそもあなたが作った電池が「電子オルゴールを鳴らすことが出来る」程の電力が出せるとの実証もまだありませんし、「電子オルゴールを鳴らすことが出来る電力よりも　「まめ電球も灯すことが出来る」電力の方が小さいという実証もなされていません。要するにあなたの勝手な思い込みなのです。
電子オルゴールって　消費電力とても小さいんですよ？

実験の手順
・豆電球が　何ボルトで満足に点灯するか実験する（電池や可変抵抗を使う）
・その時どれだけの電流が流れるか確認する
・以上により　点灯時の豆電球の抵抗値がわかります（この値は電圧により変動しますが）
・作った電池が　無負荷で何ボルト出せるか確認する
・その電池に豆電球をつなぐと何ボルトまで電圧降下が起きるか確認する
こういう手順を踏んで「満足に豆電球を点灯させるにはどれだけの電池が必要か」がわかります
もちろん先の回答にあるように硬貨を磨いたりすることも実験の一環です。

・電子オルゴールも考えるなら　同様に実験しましょう

kyo-mogu · Answer

つきますよ。ただしパワーが足りないので重ねることが大切ですが。

それと、きれいな十円玉と一円玉を用意して下さい。アルミと銅の組み合わせですが、汚れて膜が張っている状態になると効果は薄いと思います。

電池の原理としては１１円で可能。ただし、必要な力は足りないのです。では、どれぐらいの金額で可能か実験してみて下さい。ちなみに人間を使った人間電池というのもありますよ。大阪市立科学館のサイエンスショーでしていたから。

chie65535 · Answer

十円玉が汚れていると失敗します。

表面に汚れ（酸化銅）があると電気が流れず、マメ電球は点きません。

酸性洗浄剤のサ○ポールに漬けるとか、レモン汁に漬けるなどで、表面の酸化銅を取り除いてみて下さい。

RTO · Answer

失敗から学ぶ科学と言うものも立派に学問です。

今回は「豆電球を灯すだけの電力は出せない」ことが原因です。
文章中に「パワーを出すために3個ほど重ねれば、電子オルゴールを鳴らすこともできます」とあるのは
「三つ合わせてようやくそれだけの電力が出せる」と考えましょう。

もっと詳しく考えるのなら　電圧　電流　どちらが不足していたのかを科学的に実験してみましょう。

たった11円でできる簡単電池の仕組みの実験について

豆電球というのは，じつは大変に電気を大食いするものなのです．なので，これを点灯させる電池を作るのは，どんな電池でもけっこう大変なんです．

11円電池の起電力は、0.5V～1V程度です。

電子オルゴールが出回り始めたのは

補足

つきますよ。

十円玉が汚れていると失敗します。

失敗から学ぶ科学と言うものも立派に学問です。

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　つきますよ。