ポテンショスタットについて教えて下さい。

質問

http://www.gamry.com/App_Notes/Potentiostat_Primer.htm

いま手元にある本にも上のページと同じような図が書かれてあるのですが、
電流の流れ道を教えて下さい。
作用電極と対電極間のみで電流は流れるはずで、参照電極には電流は流れないはずです。現に上図のように参照電極側にはフォロワがついているため、電流が流れない仕組みになっています。
しかし、対電極側ではオペアンプの出力端子に対して直接接続していますが、これはあり得ないのではないのでしょうか？
オペアンプの原理の１つとしてオペアンプの内部は絶対に電流は流れないはずです。フィードバック部分を通して電流は入力側から出力側に流れるはずなのに、これでは電流の流れ道がないのではないのでしょうか？

よろしくお願い致します。

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

> 入力→出力に電流が流れるときに

だから，入力には電流は流れないんですって．

> そもそもオペアンプにはこのようなダイオード特性があるのでしょうか？

どのへんがダイオード特性に見えるのかまるでわからないのですが．

OPアンプは±の二電源動作ですから，電流の向きがどっちであるかは関係ありません．どっちでもまったく同じように考えればいいだけ．

くどいようですが，OPアンプは，入力にかけた電圧のつじつまがあうように出力側の電位が変化する，このときに電流を出力は供給する必要があり，その電流値は (理想的には) 制限がない (方向を含めて)，という動作をするんですが．

非反転入力，反転入力のそれぞれの場合について，なぜ増幅度の公式が出てくるのか，OPアンプの動作原理3項目とオームの法則で考え直して理解するのが先決のような気がしますが．

お礼

やっと意味が分かりました。
ありがとうございました。

もう一つよろしいでしょうか？

参照電極はものによっては標準電極電位が変わってしまうものもありますが、オペアンプの入力インピーダンスは無限大、つまり電流の流れようがないのに
電極電位が変わるというのはなぜなのでしょうか？
また参照電極には電流の流れないものしか使えないという鉄則もあったように思います。
これは一体どういうことなのでしょうか？

回答No.3

c80s3xxx

> 参照電極はものによっては標準電極電位が変わってしまうものもありますが、オペアンプの入力インピーダンスは無限大、つまり電流の流れようがないのに電極電位が変わるというのはなぜなのでしょうか？

またしても意味がよく分かりませんが，参照電極に限らず，酸化還元系の電極電位を決めるのは，本質的にはネルンストの式です．したがって，酸化体還元体の濃度が変動する何らかの理由があれば，電位は変動します．SCE や銀-塩化銀電極なら，周りのKCl濃度が変わればそれだけでアウトです．もちろん電流が流れる＝酸化反応か還元反応がおこる＝濃度比が変わる＝電位が変動するという場合もあります．
理想OPアンプはともかく現実のOPアンプではなんらかの漏れ電流はありますから，影響がないと断言はできませんが，まあ，その影響は微々たるものでしょう．

> また参照電極には電流の流れないものしか使えないという鉄則もあったように思います。

そんな鉄則はありません．「参照極には電流を流さないように使う」という鉄則ならあります．

回答No.1

c80s3xxx

OPアンプの動作を理解し切れてないようです．

> 作用電極と対電極間のみで電流は流れるはずで、参照電極には電流は流れないはずです。

そのための装置ですから．

> 現に上図のように参照電極側にはフォロワがついているため、電流が流れない仕組みになっています。

フォロワというか，参照極に電流を流さないで電位計測をするために，高入力インピーダンスのバッファで電位を拾ってるわけですね．
ここまではOK．

> オペアンプの原理の１つとしてオペアンプの内部は絶対に電流は流れないはずです。

まず，これは誤解．
OPアンプの「入力」には電流は流れ込まない．だから，WE側のOPアンプには電流が流れず，すべて帰還抵抗の中を流れるのです．なので，この帰還抵抗の両端の電位差が電流を表すことになり，帰還抵抗の大小で電流感度が変わるというしかけ．
一方，対極側はOPアンプの出力なので，これは問題ない．というか，OPアンプは電流は出力できないと動作できない．

OPアンプの動作の基本は，以下の3点．
・入力には電流が流れ込まない (入力インピーダンス無限大)
・出力からの電流は制限されない (出力インピーダンス0)
・反転入力と非反転入力の仮想短絡 (この2点が常に同電位)
これらの正しい理解が必要です．

お礼

回答ありがとうございます。

でもよく理解出来ていないのですが、
電位はある一定方向だけではなく反対方向にもふるはずです。
つまり出力→入力に電流が流れるときには問題がなくても
入力→出力に電流が流れるときに入力側の入力インピーダンスによって規制されてしまうのではないのでしょうか？そもそもオペアンプにはこのようなダイオード特性があるのでしょうか？