![]() |
第5回 レモン電池 |
電池の起電力や端子電圧について、果物電池を例に理解を深める。
乾電池(1.5V)、電池ボックス、リード線、銅板、亜鉛板、マグネシウム(リボン)、果物、豆電球、電子オルゴール
「この電子オルゴールには1.5Vのボタン電池が付いていました。オルゴールを満足にならすためには、このように1.5V程度の電圧をかけることが必要です。」
「銅−亜鉛電極では起電力は1.01Vしか出ません。端子電圧はさらに落ちて0.90V程度です。これでは電子オルゴールは満足に鳴りません。」
「電池の起電力は電極の金属の種類によることは、皆さん化学で習ったでしょう。銅−マグネシウム電極だと、端子電圧で1.6V程度出ていますので、オルゴールはこのように。大きく鳴ります。」
「豆電球を点灯させるには電子オルゴールに比べてはるかに大きな電流が必要です。しかし、果物電池は内部抵抗が大きいので、内部抵抗による電圧降下が著しく、端子電圧がダウンしてしまって結局豆電球は光りません。果物電池はパワーに乏しいのです。」
「果物電池の実験」は非常に有名なもので、小学校でも中学校でもよくやられます。これを高校の物理の内容に合うようにアレンジしてみました。
ただ、どの小学校でもやっているわけではないようで、手を挙げさせると経験者は小数でした。それではということで、高校でもやってみました。事前に「明日は果物電池をやるから、レモンでもキウイでも、好きな物を持ってきなさい」というとたいがい何か持ってきます。
下に私が予備実験をしたデータを示します。
● 果物 …… レモンを半分に切ったもの。
電極 | 起電力 | 電子オルゴール | 端子電圧 |
---|---|---|---|
(1) 10円玉と1円玉 | 0.56[V] | 鳴らない | 0.56[V] |
(2) 銅板と亜鉛板 | 0.92[V] | 弱くヅヅヅという | 0.91[V] |
(3) 銅板とマグネシウム | 1.74[V] | きれいに鳴る | 1.58[V] |
「起電力」はオルゴールを接続しないときの電極間電圧。「端子電圧」はオルゴールを接続したときの電極間電圧です。いずれもデジタルテスターで測定しました。また、(3)でマグネシウムはリボン状のものを用いました。
比較対照のためにLEDを接続してみました。
電極 | 起電力 | LED | 端子電圧 |
---|---|---|---|
(4) 10円玉と1円玉 | 0.56[V] | 点灯しない | 0.56[V] |
(5) 銅板と亜鉛板 | 0.92[V] | 点灯しない | 0.92[V] |
(6) 銅板とマグネシウム | 1.74[V] | 点灯しない | 1.47[V] |
LEDは1.6V程度の電圧をかけないと満足には点灯しないので、この結果は当然といえば当然でしょう。(6)の場合は、起電力は1.6[V]をクリアしていますが、レモン電池のパワーがないために、ほんのわずかな電流が流れることで端子電圧が下がってしまいます。電極を大きくする、硫酸をかける、などをしてやれば点灯することでしょう。試しに(6)で硫酸を滴下してやると、LEDはかすかに点灯しました。このとき、端子電圧は1.53[V]でした。
つぎに、レモン電池を2つ直列にして試しました。(硫酸無し)
電極 | 起電力 | LED | 端子電圧 |
---|---|---|---|
(7) 銅板とマグネシウム | 3.31[V] | かすかに点灯 | 1.52[V] |
やはり、LEDを点灯させるには無理があるようです。
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
元へ戻る | 力学関連 | 熱力学関連 | 波動関連 | 電磁気関連 | 原子関連 | 科学の祭典 | リンク集 |