コンデンサー 電池と電位について

質問

コンデンサーを学習していてわからなくなったので質問させていただきます。
まず、なぜ電池には電位差があるのでしょうか？
できれば電池の仕組みから説明していただけるとうれしいです。
あと、コンデンサーに電池を接続し充電が完了するのは、なぜ電池の電位差とコンデンサーの電位差が等しくなったときなのでしょうか？
初歩的な質問ですいません。どうかよろしくお願いします。

回答No.1

noname#74145 · ベストアンサー

電池には様々な方式が有りますが電池の原型とも言えるボルタの電池で説明しますと
下記のURLを参考にしながら考えて見てください。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/denchi1.html

この説明で希硫酸の中に亜鉛板と銅板を入れ豆電球を介して両端子がつながっています。
亜鉛は銅よりもイオン化しやすい為希硫酸中に解けだし残った電子は電線を伝わって銅板の周辺の希硫酸中に多く存在する水素イオン（プラス電気の陽子）と結合し水素を発生させます。銅板側から水素の泡がブクブク出るのはこのような理由なのです。

ところで電流と電子は方向が逆と定義されていますので銅板から亜鉛版に向かって電流が流れると表現する、つまり銅板がプラスになるわけです。これはマンガン電池も同じ原理ですが発生した水素が容器を破裂させないように二酸化マンガンの酸素と結合し水にする訳です。使い古した電池から水が出るのはこのような理由からです。

次に何故コンデンサーの電圧が電池の電圧と同じになった時充電完了になるかと言う問題ですがこれは充電池と比較すると訳がわからないと思います。
簡単に言うと同じ電圧になるとそれ以上コンデンサーに電流が流れ込まないからなのですがこれは次のように考えてください。つまり
最初コンデンサーの電圧はゼロでこの状態で電池につなぐと電圧の高い電池から低いコンデンサーに普通に電流が流れます（充電中）。

電流が流れるとコンデンサーに電荷がたまると同時に電圧が上昇していきますが時間が充分たち電池と同じ電圧になると電圧が同じですから電流は流れ込まなくなります（充電完了）。

中学レベル考えると
電流I=E/RのEがゼロ、つまり両端子の電位差EがゼロですからIもゼロになるわけです。当然これ以上つないでおいても何も起こりませんので【充電完了】と表現する訳ですね。
ただし電池の充電は原理が全く異なりますので電位差がゼロになったからといって充電完了したとは限りません。