- 締切済み
物理の電磁気における電池について
高校物理における コンデンサーについて学習中の身であるのですが、 電池の電流の発生原理について質問させていただきます。 電池の例としては、 分極が発生するので適切ではないかもしれないですが、 コンデンサーに接続されたボルタ電池を例に考えます。 電池内の銅板側のコンデンサーの電極板をA 亜鉛側のコンデンサーの電極板をBとします。 ①電池内部のZnが反応してZn(2+)と2e-に電離 ②硫酸とZn(2+)が反応して酸素イオンを発生 化学分野の電池ではあたかも電池から電子が発生して流れてるような 説明だが、実際は電池は抵抗(電子が流れる対象物？)の自由電子を吸い上げて電池の電位差を利用して回路を回すのが正しいと習いました。 ここからがよくわからないのですが。 ③電池内部で銅板から亜鉛板向きの電界(と電位差)が生じる。 ④導線に接続すると、導線内部も電界が発生し銅板からA方向の電界 つまり電子e-はAから銅板へ流れ。Bから亜鉛板方向の電界より 亜鉛からBへ電子が流れる。 ⑤銅板では水素イオンが電子を受け取り水素ガスに変化 ⑥ここで電池内部の二つの金属板間の電位差は小さくなる、 つまり電位差の微分値である電界が小さくなる。 下記のサイトでは「電池は電圧を一定に保とうとする～」という記述が存在するが、私はそれはそもそも電池内の溶液においての電子のやりとりによるイオンの濃度変化にルシャトリエの法則が働いているのだと解釈しました、これによって反応が促され①に戻る 質問をまとめると A.そもそも上記の解釈はあっているか B.(あっているとしたら)結局Zn側の電子の移動に関して、電池それ自体も電子を生成していないとはいえないのではないか。 質問するにあたって以下のサイトの回答を念頭に置いています。 https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q11212682426 というか流れは完全にコピペ状態です。 自分なりに調べたつもりなのですがなかなか電池のそもそもの仕組みについて言及しているサイトが見つからず、とにかく見つけた情報を鵜呑みにしているので間違いがあれば指摘いただけると幸いです。
- TyanGG
- お礼率0% (0/4)
- 物理学
- 回答数4
- ありがとう数0
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
みんなの回答
- sknbsknb2
- ベストアンサー率38% (1127/2909)
ボルタの電池の場合は、負極で亜鉛イオンが溶け出して電子が残るので、負極が正極より電位が低くなります。その状態で正極と負極を導線で接続すると、負極の電子が正極に移動するので電流が流れるということで、それ以外ではありません。 >実際は電池は抵抗(電子が流れる対象物？)の自由電子を吸い上げて電池の電位差を利用して回路を回すのが正しいと習いました。 どこでそう習われたのかはわかりませんが、その説明が間違っているか、質問者様が間違った解釈をされているのかのどちらかだと思います。
- hahaha8635
- ベストアンサー率22% (800/3609)
超電導 https://www.youtube.com/watch?v=ZBq8hxPFGP4 1:30秒ぐらい これが電気が流れるということ 通常は抵抗でジュール熱として逃げてしまう 玉子も鶏も同時に発生してる状態
- hahaha8635
- ベストアンサー率22% (800/3609)
玉子(電池)が先か鶏(2次電池 コンデンサーも含む)が先かがぐちゃぐちゃになっていてるようにしか見えんのだが 電池なら イオン化される 電子が先 コンデンサー(仕組みにもよるが) 電子が イオン化され 充電 それを放出するのが先 見る電子の動きによって 吐き出されてるのか 吸いこんでるのか だけ 電池もコンデンサーもない超伝導体を考えるとわかると思うよ
- hahaha8635
- ベストアンサー率22% (800/3609)
補足
質問内容をしっかりお読みになられましたか？ 動画内容はダニエル電池、ボルタ電池の改良版ですね。 化学の電池に関してはかなり昔に学習済みですので、 電流の発生原理として参考にできるものではなかったのですが。
関連するQ&A
- ボルタ電池について
ボルタ電池では、亜鉛板から銅板へ電子が流れますが なぜ電子が流れるのでしょうか? 一般的には、 イオン化傾向が Zn>Cu であり、亜鉛がイオン化し 亜鉛板側が負極になり銅板側が正極になり電子が流れる等と説明されています。 しかし、この説明だけですと 正極・負極という概念も電子が流れた結果としての事後的な概念で 電子の移動そのものの原因を説明してないように思えます。 A・・亜鉛から放出された電子は そのまま亜鉛板に残ることはできないのでしょうか? B・・・また、導線を流れた電子は正極である銅板表面の水素イオンと反応しますが 亜鉛版表面の水素イオンと反応するわけにはいかないのでしょうか?
- ベストアンサー
- 化学
- 化学 電池における反応の仕組みについて
いつも大変お世話になっております。 化学で、ボルタ電池やダニエル電池などを学校で学習しました。 仕組みは酸化・還元反応、イオン化傾向の大小であることは知識としてはインプットしましたが、どのような流れで現象が生じているのかがよく分かっていません。 今までは、電極に使用する金属のイオン化傾向の大小ばかり見ていましたが、よくよく考えてみると、 ボルタ電池： １．導線でつないだ亜鉛板と銅板を希硫酸に入れる。 ２．希硫酸中の水素イオンと亜鉛と銅の３つのイオン化傾向の大小から亜鉛がイオンに最も成りたがっているので、亜鉛イオンとなって溶け出す。 ３．一部が溶けた亜鉛板に残された電子により、亜鉛板と銅板の間に電位差が生じ、それにより電子が銅板に移動する。 ４．銅板はその電子を受け取るはずもなく、希硫酸中の水素イオンがその電子をゲットし、結果水素が発生する。 以上１～４のように考えると納得がいくのですが、考え方に誤りはあるでしょうか。 なぜ、このように考えるようになったかというと、イオン化傾向のイメージはイオン化傾向が大きい金属と小さい金属イオンが出会ったときに電子のやり取りが起こるものとしており、電極の金属にはイオン化傾向の大小は存在しても、共に金属単体なのでこの２つの金属だけを眺めていても反応が起こる理由が分からなかったためです。 しかし、ダニエル電池になると、納得できる理由がつきません。 １．亜鉛板は硫酸亜鉛水溶液に、銅板は硫酸銅（II）水溶液に入れる。 ２以降がボルタ電池のように行きません。 もしかすると、亜鉛板は素焼き板の向こう側にいる銅（II）イオンを発見して亜鉛イオンになるということなのでしょうか。 長々と書いてしまいましたが、ボルタ電池の考え方（１～４）、ダニエル電池の考え方について、反応の流れについてアドバイス頂けると助かります。 よろしくお願い致します。
- ベストアンサー
- 化学
- 化学電池について
こんにちは、中学3年生です。 学校で、電解質の水溶液に種類の異なる金属を２ついれると電流が取り出せる、と習い、 塩酸に亜鉛板と銅板をいれて実験をしました。 教科書には、Ｚｎが、Ｚｎ２＋になって塩酸に溶け出し、 残った電子は、導線を経て銅板へと流れ出し、塩酸のＨ＋が取り込んで水素分子になる、 また、反応が進むと、亜鉛板は、溶けて小さくなる、とあったのですが、 いくつかの疑問がわきました。 １、金属が溶液に溶けると、必ずイオンになるのですか？ ２、イオンは、液体の中でしかならないのですか？ ３、単体の物質で、電解質のものってありますか？ ４、残った電子は、なぜわざわざ導線のほうに行くのですか？ 亜鉛板から直接Ｈ＋に渡したらダメなんですか？ ５、酸性の水溶液に金属を入れると水素が発生しますよね？ 銅板も金属なのに、なぜ溶けないんですか？ ６、なぜ、塩化亜鉛は、できないんですか？ ひとつでもいいので、ご回答よろしくおねがいします。
- 締切済み
- 化学
- ボルタ電池なんですが・・
ボルタ電池で、亜鉛板と銅板を希硫酸に浸し、導線で結ぶと電子が亜鉛板から銅板へと移動し、電流が流れますよね？このときどうして亜鉛板上に生じた電子が銅板のほうへと移動するのでしょうか？何かの力が働いているのでしょうか？ 教えてくださいお願いします！！
- ベストアンサー
- 化学
- 水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるかどうか
水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるかどうかを確認するために、次のような実験をしました。 【実験操作】 http://okwave.jp/qa/q8487883.html のNo.12の添付写真を参考にして、実験１～実験４を順に行った。 実験１：水道水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。 実験２：食塩水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。 実験３：もういちど、水道水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。 実験４：もういちど、食塩水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。 【実験結果】実験１～実験４のすべてで、電位差は0.8Vだった。 この実験結果をどのように解釈したらよいのか、教えてください。 「食塩水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるのと同様に、水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができる」ということなのでしょうか。 それとも「このような実験では、電池ができるかどうかを判断できない」ということなのでしょうか。
- 締切済み
- 化学
- ダニエル電池のことなんです・・(T=T)
素焼き板を挟んで亜鉛板と硫酸亜鉛水溶液、銅板と硫酸銅水溶液 という状況で亜鉛板と銅板を導線でつなぐと電流が流れると習ったのですが、亜鉛板が硫酸亜鉛水溶液に浸っているという状況でどうやったら電流が流れるんでしょうか？？亜鉛板も銅板も硫酸銅水溶液に浸っているというならイオン化傾向の関係から亜鉛が電子を放出してイオンになり、電子が導線を伝わって銅板側の硫酸銅水溶液中の銅イオンが電子を受け取り電流が流れるということになりそうだけど・・と思うのですが・・いくら考えてもわからないんです・・教えてください・・
- ベストアンサー
- 化学
- 高校化学 電池 電気分解
高校化学 電池 電気分解 電池の分野なのですが、ボルタ電池の両極板が亜鉛板と銅板でイオン化傾向がＺn＞Ｃｕだから亜鉛板が負極になるのはわかります。しかし、正極では銅は還元されずに水素イオンが還元されて水素が発生するのはなぜなのかわかりません。ダニエル電池の場合は銅が還元されるのに…と疑問に思います。教えてください。
- ベストアンサー
- 化学
- ボルタ電池
ボルタ電池は、亜鉛板と銅板という２枚の極版を用意します。導線につないだ２枚の極版を、電解液（希硫酸など)に、浸します。亜鉛版では、亜鉛が亜鉛イオンになって水溶液中に溶け出し、電子は導線を通って銅版のほうに行きます。銅版から、水素イオンが電子を受け取って水素（原子）となります。よって、亜鉛版は負極、銅版は正極と、なります。 実験の結果を羅列するとこのようになるのですが、そもそも、亜鉛版から亜鉛イオンが溶け出すのは、亜鉛と水素を比べた時、亜鉛のほうが水素よりイオン化傾向が大きいからです。ということは、その亜鉛板上で水素イオンが、電子を受け取って水素になればそこで話は終わりだと思います。ところが実際はそうなりません。（なぜか）水素イオンは、亜鉛が手放してくれた電子を、亜鉛板上では受け取らず、電子は導線を通って、銅版へ行き、銅板上で水素イオンは電子を受け取ります。なぜなんでしょうか?なぜ、亜鉛板上では電子を受け取ることが出来ないのですか? さらに、銅と亜鉛のイオン化傾向の違い（亜鉛のほうが銅よりイオン化傾向が大きい）から、亜鉛は、亜鉛イオンになって水溶液中に溶け出すのだ!という人もいます。たしかに、大雑把に言えば、一方の極版が、亜鉛や水素よりもイオンになりにくい銅だから、ボルタの電池が成り立つのはわかります。しかし、細かいことを言えば、亜鉛板から亜鉛イオンが溶け出すのは、亜鉛と水素とでイオン化傾向を比べると亜鉛のほうがイオン化傾向が大きいからだと思うのですがいかがですか?
- ベストアンサー
- 化学
補足
私の分かりにくい質問に何度も回答ありがとうございます。電子の流れの発生が気になっているのはそうですけど、 どちらをスタート地点としてみても結局電界の発生については説明できないんじゃないのではないですか。 理解力なくて申し訳ないです。