電池の電圧について

質問

電池の＋と-を銅線でつなぐとマイナスからプラスに向かって電子が流れますよね？
そうすると、マイナスの電子は減って、プラスに行くので、＋と-の電位差は少なくなると思うのですが、実際は同じ電圧をたもっていますよね？
それはなぜなのですか？

回答No.5

rukuku

はじめまして

ご質問についてはすでに、皆さんが回答されていますが、ちょっと補足します。

＞マイナスの電子は減って、プラスに行くので
これを化学反応で受け止めています。電池を使っているとプラス・マイナスの両極で、電子の出し入れをする物質の量が少なくなってしまいます。そのために「内部抵抗」が増えてきます。
電池の外でマイナスからプラスへと電子が移動した分だけ、電池の中でプラスからマイナスへ電子は移動していますので、「マイナス側で電子が不足して、プラス側で電子が過剰になる」ということは起こりません。

「内部抵抗」は、中学で習った
Ｅ＝ＲＩ　（Ｅ：電位差、Ｒ：抵抗、Ｉ：電流）…「エリちゃんマーク」と習いました
のように単純ではありませんが、電流が大きくなると「内部抵抗」によって落ちる電圧が大きくなるという傾向は同じです。
そして、この「内部抵抗」は電池を使っているとだんだんと大きくなってきます。

ですので、懐中電灯のような大きな電流を必要とするものには使えなくなった電池でも、時計のような小さな電流でも動くものには十分使えることがあります。サイズが合わなければどうしようもありませんが…。

電流（Ｉ）が小さければ、抵抗（Ｒ）が多少大きくなっても、電圧降下（Ｅ）は小さい、という理屈です。

私の場合、ポータブルのＣＤプレイヤーやラジオで使えなくなった電池を時計に使っています。時計は小さな電流で動くので、時計の電池はいつも「お古」です。

ちなみに、
「充電電池」の場合、外部の電力を使って、プラス・マイナスの物質を使う前の状態に「復活」させます。
「燃料電池」の場合は、プラス・マイナスの物質に液体や気体を使うことによって常に「補給」をしています。

回答No.4

maru-tu

ここでいう電池はいわゆる市販の化学電池（化学反応を利用した電池）として話を進めます。
＃まさか原子力電池のことではないでしょうし。

内部起電力と外部起電力のどちらに着目するかで表現が変わります。

外部起電力であれば、使えば使うほど低下します（だからバッテリーチェッカーが機能する）。これを通常は「内部抵抗」として表現します。

一方、内部起電力については決して低下しません。これは化学電池の発電機構によるものです。化学電池は化学反応により放出されるエネルギーにより駆動されます。特定の化学反応の際に放出されるエネルギーは決まっているため、新品の電池でも使い古しの電池でも決まったエネルギーを放出します。このとき電子１個が持つエネルギーの"目安"が電圧です。よって、電池の電圧は逓減することはありません。

負極から正極へと電子が移動するのは、「エネルギーの高い物質（分子）からエネルギーの低い物質（分子）へと移動しているから」です。これが化学反応の本質ですね。通常は分子間で直接やり取りされてしまう電子を、いったん電池の外に取りだしてしまうというすごいことをやっているのです。

回答No.3

tadys

電池の中にも電流が流れているので電位差はなくならないのです。
ただし、電池の中で電気を運ぶのは電子ではなく正、又は負のイオンです。

ある種の燃料電池の場合、陰極では水素分子が水素イオン（正イオン）と電子に分解され電子は外部の回路を伝わって陽極に移動します。
一方水素イオンは電池の内部を移動して陽極に到達すると電子および酸素と結びついて水になります。

参考URL：

http://www.tokyo-gas.co.jp/pefc/what-fc_23.html

回答No.2

noname#65902

> マイナスの電子は減って、

いえ、電池の中身が正常なうちは「次々に供給する」ので減りません。
電池の方式によりますが「供給能力が徐々に低下」すると
電圧が低下します。

回答No.1

umach

同じ電圧は保っていません。
緩やかに低下していきます。
そうでなければ永久機関ですよね。（電池交換不要？）