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2015年10月10日 震災から復旧 米沢高等工業学校本館

【ナレッジ】 電解液を入れずに乾電池を作ったらどうなりますか?

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題目電解液を入れずに乾電池を作ったらどうなりますか?
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説明
空気中で正極と負極を放しておいている状態と同じです。この状態で起電力が出ますか?出ません。測定される電位差は 『不定』 です。まぁ、活物質をイオン伝導性のない絶縁物で挟んでいる状態と同じですから、その辺に転がっているコンデンサと同じ状態だとも言えます。しかし、キャパシタンスの値はものすごく小さい値でしょうね。電極面積にもよりますが、100pF程度かな。

電流が流れないというよりも、電解液がないということは、電気回路での銅線が外れているということと同じです。例えば、個々の電極は電解液に浸っていたとしても、電解液同士が接触してイオン伝導が起こる液絡が無い状態、即ち、離れた場所に孤立しているビーカーが2つあり、その中には電解液があって電極(活物質)が浸っているけど、このビーカー同士が孤立して離れている状態と同じですよ。この状態で起電力なんて言えないよね?

電圧が大きくなるような誤解がありますが、それは違いますね。電圧計で電圧を測るとした場合、電磁コイルのメータ式の電圧計の場合は、ある高抵抗値の抵抗でコンデンサの両端の電圧を測っている状態と同じになります。コンデンサにある電気量が蓄電されていたとしても、抵抗で短絡したのと同じになるでしょう。

デジタルマルチメータなどで電圧を測る場合、電子回路によって電圧を測定しますので、トランジスタFET等の動作に必要なバイアス電流(nA程度かな)が流れる必要があります。オペアンプでボルテージフォロワで受ける場合を想定してもらえるとわかりやすいかな?この場合、バイアス電流が必要なので、無理やりその分の電流をコンデンサから流すことになり、入力段のアンプのラッチアップ電圧まで行って、それ以上はアンプ自体が飽和して測定器の電子回路
内で電流が流れて終わりになります。MOS型FETの入力段では、下手するとMOSの絶縁破壊を起してお釈迦になります。通常のデジタルマルチメータなどでは、入力保護用に入力段にパラレル(並列)に1MΩの抵抗が入っていたりするので、この場合には電磁コイル式の電圧計と同じことになりますね。それよりも、電灯線や電源ライン、送電線なんかから発する浮遊電位を拾って、測定電位はふらついて不定になるってのが現実に起る話でしょうね。

こんなもんで判るかな?余計に混乱することになってしまったかな?