電池のインピーダンス特性について

質問

直流はある程度わかりますが交流はてんでだめなのでぜひ御指導お願いします。

乾電池のインピーダンスを測定しましたが、縦軸にインピーダンス、横軸に周波数をとったグラフで高周波域ではがくんとインピーダンスが低下する結果が得られました。
想定している等価回路はコンデンサを抵抗を並列につないでいる所にもう一つ抵抗を直列につないだRC回路です。コンデンサ部があるので端子間電圧は周波数に反比例しますから、結果は低電圧側では電流を取り出しにくい電池であると解釈していいのでしょうか。
直流系と交流系の互換がものすごく悪いので、その辺で話を絞っていただけるとありがたいです。よろしくお願いします。

回答No.4

tetsumyi · ベストアンサー

電池の構造を考えれば高周波域ではインピーダンスが低下するのは当然と言えます。
周波数が低いところでは電池の内部抵抗がそのまま現れます。
周波数が高いと電極付近ではプラスのイオンとマイナスイオンが接近して存在しているので正にコンデンサと同等の働きをすることになります。
等価回路でコンデンサを抵抗を並列につないでいる形は正しい解釈と思えます。

補足

なんとなく見えてきたような気がします。つまり高周波数域(瞬間的な分極)では電極反応が追いつかず非ファラデー的な動きしか起こらない(二重層容量など)と言うことでしょうか？

回答No.3

foobar

測定結果の解釈に関して、
「低周波数側で電流が取り出しにくい」というよりも
「高い周波数（成分を含んだ）の電流に対して、端子電圧の変化が小さい」
という解釈の方が良いかもしれません。

補足

具体的に返答してくださってありがとうございます。つまりはＩ＝Ｅ/（２πｆＬ）｛f=周波数　L＝インダクタンス｝このことでしょうか。単純に数字の大小でしか判断していないので周波数が大きいと電圧小、電流小と見てしまいます。高い周波数成分を含むとはどういった意味なのでしょうか？

回答No.2

tadys

交流特性と直流特性と両方を同時に考えなくてはいけない場合も有るのですが、普通はは別々に考えたほうが良いでしょう。

電池からどれだけの電力を取り出せるかは直流だけで考えても大きな問題はないでしょう。
コンデンサそのものはエネルギーを蓄える事はできてもエネルギーを生み出す事はできないのでエネルギーの出入りを平均すればゼロになります。
コンデンサに直列に抵抗分があればロスしますけど。

電気回路では動作の安定化のためにパスコンを使う事が多いのですが
電池のインピーダンスが低い場合にはパスコンを省略できるかもしれません。
本当に省略できるかは色々なメーカーの色々な電池（新品や寿命ギリギリのもの）等でチェックする必要があるのでチェックが大変です。

お礼

電気回路はほとんど勉強した事が無いので、パスコンなどをキーワードに勉強してみます。ありがとうございました。

回答No.1

nrb

電池は直流しか存在しないので交流は意味を成しません
意味の無い測定です

それと測定方法は・・・・
乾電池自身で電流を流して行いますので、測定方法は通常のインピーダンス測定方法とは違います

お礼

あまり詳しく情報を載せていないので伝わりにくかったかも知れません。電気化学の分野にも交流インピーダンスや、周波数特性をみる手法はあります。ただ、なにぶんやりはじめな物で理解苦しむ文章だったことをお詫び申し上げます。