電池の電圧

質問

電池の電圧

この間、学校の実験でテスターの使い方ということでいろいろなものを計測していたのですが、その中で電池の消耗を調べるという実験をしました。内容は、新しい電池と古い電池をまず普通に電圧測定レンジで電圧を測るとどちらも1.5Vに近い値が出るのですが、電池負荷電圧測定レンジで測定（回路に20Ωの抵抗を組み込んだ状態になる）すると新しい電池はそれほど電圧が下がらないのですが、古い電池はガクッと0.5V近くまで下がってしまいました。
新しい電池と消耗した電池の違いははっきり分かるのですが、なぜそこから電池の消耗が分かるのかが理解できません。
レポートの考察には、最終的に電池の消耗は電池の内部抵抗の変化にあるのではないか？ということを書こうと考えているのですが、その前段階としてなぜ負荷を接続することで新しい電池と古い電池に電圧に差が出るのか？ということを入れたいとおもっています。
いろいろ調べたのですがなかなか理解できないでいます。できれば明確な答えを頂ければ一番良いのですが、レポートの考察ということなので理解するためのヒントだけでも示して頂けると助かります。
分かりにくい文章で申し訳ありませんが、よろしくお願いします。

回答No.1

shokker02 · ベストアンサー

＞電池の消耗が分かるのか

電池が古くなると、
電圧も下がりますがその前に内部抵抗が大きくなります。
端子電圧だけ計っても電圧はそこそこあるのに、
何かに使おうとすると使えない、というのはこの為です。

また、「モーターには使えなくなったけど、ラジオにはまだ使える」
というのも、電流が小さければ端子電圧はあまり下がらない、という事です。

乾電池内部の化学変化を詳しく知りませんが、
化学変化の進み方とか生成物の溜まりかたなどで
そういう特性となるのでしょう、多分。

「内部抵抗」とは文字通り「（電池内の仮想の)抵抗器」です。
乾電池内部に抵抗器が直列に挿入されてるかのように振舞います。

理想的な電源、安定化電源装置では、内部抵抗はゼロで、
取り出す電流の大小によらず端子電圧は安定します。

ところが「内部抵抗」があると、そのために、流れる電流の大小によって
大小の電圧降下を生じ、その分、端子電圧が下がります。

内部抵抗は、直接触れるところにあるわけでないので、
電流を流してみないとその値の大小が解らないんです。
電圧レンジで端子電圧を測ると、流れる電流はごく小さいので
電池が古くて内部抵抗が大きくなっていても生じる電圧降下が小さくて
端子電圧はほとんど下がらないんです。

ある程度大きな電流を流させることで、内部抵抗の大小を判断しやすくなります。

お礼

早く、また丁寧な説明ありがとうございます。
電圧レンジと抵抗をいれたときの電流の量の違いから電圧降下の大小が生じ、結果電圧に差が出るというのでスッキリ納得いきました。
これで考察が進みます。本当にありがとうございました。