乾電池のパワー

質問

乾電池のパワーについて教えてください。

企業広告などで、「Ａ社の乾電池を使ったおもちゃの車は、Ｂ社のものより
坂道をグイグイ登ります」なんていうのがありますよね。

他にも乾電池によって音響機器に差が出ます。
というのもあった気がします。

両方とも1.5Ｖの乾電池なのに、どうして差が出るのですか。
寿命が長いというのはわかる気がするのですが。
理系の大学を出たにもかかわらずわかりません。
よろしくお願いします。

回答No.2

silverbear · ベストアンサー

電池を選ぶ基準はいろいろあって混乱しますよね。
ラジオ等の省電力はマンガン電池が良い。
モーター系の大電流のものにはアルカリ等が良い。等。

マンガン電池は他の電池に比べて何もしないときの寿命が長かったと思います。だから省電力のものに使うのが良いらしいです。（使わないでおいておくだけでも電池の残量は減っていきますから。）

で、モーター関係のおもちゃだ（ミニ四駆等）と充電池（1.2V）とアルカリ電池（1.5V)だと充電池のほうがスピードが速くなります。
これは電池の内部抵抗が影響しています。
電池から電流を取り出すとき、一番効率よく取り出せる抵抗値は電池の内部抵抗値となります。
内部抵抗よりも使うものの抵抗値が低いときには逆に効率が悪くなってしまいます。

例えば1.5Vの内部抵抗１０オームの場合、
１Kオームの場合　1.5/（10+1000）＝約1.5ｍAです。
このとき抵抗にかかる電圧は約1.5ｍA*1Kオーム＝1.49Vです。
この時の電力は2.2ｍW

同様に１０オームの場合　1.5/（10+10）＝約75ｍA
このとき抵抗にかかる電圧は0.75Vです。
この時の電力は56.3ｍW

同様に１オームの場合　1.5/（10+1）＝約136ｍA
このとき抵抗にかかる電圧は0.14Vです。
この時の電力は19.0ｍW

接続した抵抗の抵抗値が大きい場合、電圧がほぼ1.5Vとなり、理想どおりの使用が出来ます。
抵抗値が下がるほど電流が大きくなり、電力もだんだん大きくなっていきます。
内部抵抗＝抵抗値になると、電圧が半分になっていますが取り出せる電流が大きいため電力が最大になります。
抵抗値が低いくなると電圧が降下してしまい取り出せる電力が小さくなってきます。

これはエクセルなどでもっと細かく計算してみたらすぐにわかります。

あと、最近出た電池「おきしらいど」でしたっけ？
あれは電圧自体が1.6Vと、通常の電池より0.1V大きいです。内部抵抗も小さいのだとは思いますが、電圧も他に比べて大きいため電力が取りやすくなっています。

電池のパワー＝内部抵抗ということですので、個人的には内部抵抗値を表示してもらえると非常にわかりやすいのですが、専門系の人しか分からないため採用されておらず、今現在電池のパワーを見極めるには
１、種類
２、他社との比較のグラフ
しかなく、とても分かり辛いですよね

ちなみに、俺は電子科で習いました。電気系の学校じゃないと習わないと思いますので、普通の理系の人は知らなくても普通かと思います。

ちなみに、
V（電圧V）＝I（電流A）×R（抵抗Ω）
W（電力W）＝V（電圧V）×I（電流A）
です。

お礼

詳しく教えて下さり、ありがとうございます。

アルカリとマンガンの使い分けは、実生活に役立ちますね。内部抵抗値がポイントなんですね。

Ｖ＝ＩＲなんて懐かしすぎです。物理よりも化学が得意だったもので、電気のことはすっかり忘れてました。フレミングの左手も思い出したぞ！

回答No.3

jupi-tor

乾電池のパワーは　電圧×電流　で決まります。
従って、電圧が同じでも電流が違うということです。

以下、化学的観点から。
取り出せる電流値は主に電池の化学反応(酸化還元反応)の早さで決まります。
質問者様の状況ではA社の乾電池の方が電池内部の化学反応が早いということでしょう。

最も有名なのがアルカリ電池とマンガン電池の違いで、正極、負極は同じものであるにもかかわらず、電解液が違うことによって、化学反応の速さがアルカリ電池の方が速い為、大電流が取り出せます。

内部抵抗…についてはNo.2の方が詳細に回答されていますのでそちらを参照して下さい。

お礼

化学反応は少しわかるのでわかりやすいです。
No.2の方と少し違う観点からの回答ありがとうございます。

回答No.1

ginlime

パワーは電圧より電流ですので、電流を生み出す化学反応が早い＝大電流が取り出せる事と、電流＊電池内部抵抗で決まる電圧降下が少ないのだと思います。＝内部抵抗が小さい。　ではないでしょうか．

お礼

迅速な回答ありがとうございます。
お礼が遅くなりまして申し訳ありません。