乾電池

乾電池

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 化学反応(酸化還元反応)によって電気エネルギーを直接取り出し、回路電流を流す電源となる装置。
  • 電解液をペースト状にして保持することで液漏れを防ぎ、携帯性を高めた「一次電池」の総称。
  • 回路における接続方法(直列並列)により、出力される電圧電流の強さ、および電池の寿命が変化する特性を持つ。

解説

乾電池は、内部の物質が化学反応を起こすことで電子を放出する装置です。最も一般的な構造では、負極に亜鉛、正極に二酸化マンガン、電解液に塩化アンモニウムなどを用いた「マンガン乾電池」や、より大きな電流を長時間維持できる「アルカリ乾電池」が普及しています。これらは一度使うと元の状態に戻せない「一次電池」に分類されます。

電気回路においては、乾電池のつなぎ方が全体のパフォーマンスを左右します。直列つなぎでは個数に応じて電圧が加算され、回路に流れる電流が強くなりますが、その分エネルギー消費も早まります。一方、並列つなぎでは電圧は電池1個分と変わりませんが、各電池が分担して電流を供給するため、回路全体の寿命を延ばすことが可能です。また、電流が流れることで導線の周囲には磁界発生し、方位磁針の振れや電磁石の強さに影響を与えます。

コラム

乾電池の歴史には日本人が深く関わっています。19世紀末、それまで主流だった「湿電池」は電解液が液体であったため、凍結や液漏れといった欠点がありました。1887年、日本の屋井先蔵が電解液を小麦粉などでペースト状に固めた「屋井乾電池」を発明したことで、現在の乾電池の原型となる高い利便性が実現されました。

なお、乾電池の寿命は回路全体の抵抗値にも依存します。豆電球を直列に増やすと回路全体の抵抗が大きくなり、流れる電流が弱まるため、結果として電池は長持ちする傾向にあります。このように、電源としての乾電池の性質を理解することは、複雑な回路計算や物理現象の解析において非常に重要です。

小学生のみなさんへ

乾電池は、中に入っている薬品が化学反応を起こすことで、電気を作り出す装置です。回路に電気を流すための「パワーの源」としての役割を持っています。

乾電池にはプラス極とマイナス極があり、つなぎ方によって電気の強さや使える時間が変わります。たとえば、2つの電池をたてにつなぐ「直列ちょくれつつなぎ」にすると、豆電球はとても明るくなりますが、電池は早くなくなってしまいます。反対に、横にならべてつなぐ「並列へいれつつなぎ」にすると、明るさは電池1個のときと変わりませんが、電池を長持ちさせることができます。

また、乾電池を使って回路に電流を流すと、そのまわりに「磁界じかい」という磁石の力がはたらく場所が生まれます。これを利用して、方位磁針を動かしたり、モーターを回したりすることができるのです。

ルラスタコラム

乾電池の「乾」という字には「かわいている」という意味があります。昔の電池は液体が入っていて持ち運びが大変でしたが、日本の発明家が液をもれないように固めた「乾いた電池」を作ったのが、今の乾電池の始まりだといわれています。

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