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こんにちは。名張市栄町(名張中学校前)にある大学受験、高校受験個別指導学習塾名張理数研です。昨日電気分解に触れましたので、今日は簡単に電池のしくみについて触れておきたいと思います。

昨日の記事はこちら・・・http://nabari-risuken.com/%E9%9B%BB%E6%B0%97%E5%88%86%E8%A7%A3%E3%81%AE%E6%94%BB%E7%95%A5%E6%B3%95%EF%BD%9E%E5%90%8D%E5%BC%B5%E5%B8%82%E3%81%AE%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E5%8F%97%E9%A8%93%E9%AB%98%E6%A0%A1%E5%8F%97%E9%A8%93%E5%80%8B/

 

電池とは

電気を生み出す装置のこと。したがって、電池の問題ではその装置自体が電源となっています。ここは電気分解とは大きく違います。言われてみれば当たり前のことですが、意外と意識ができていないので注意してください。みなさんが普段使っている電池と理科で出てくる電池も基本的なしくみは同じです。

 

電池の特徴

最大の特徴は電池では、違う種類の金属の電極を使用します。亜鉛(Zn)と銅(Cu)などの別の金属を組み合わせて装置を組み立てます。そして、当然ながら電源はありません。但し、抵抗などと電極をつなぎ回路にしてあることがほとんどです。電気分解と電池をごっちゃにしていまいそうな人はまずは装置に電源があるかどうかを確認するkと。

電池の原理①~金属は陽イオンになる~

金属は陽イオンになることができます。陽イオンになるとは自分の持っている電子(-)を1つまたは2つ程度放出します。そすうると、もともとはプラスとマイナスの数が同じだった原子の中でプラスの方が多くなるという現象が起きます。これが陽イオンになるということです。そして、金属が陽イオンになるということと金属が水溶液中に溶けだすことは同じ現象です。

 

電池の原理②~電解質に2つの金属を入れると・・・~

電解質にふたつの金属を入れ、導線(電気を通すもの)でむすぶと、イオンになりやすい方が早くイオンになります。イオンになりやすい方にどんどん電子(-)がたまってきて、そちらの方がマイナス極になります。そうすると反対の金属はプラス極になるしかなくなります。これで、電子(-)が動く環境が整いました。すなわち電流が発生するわけです。

 

電池の原理③~電子は-から+へ~

さて電子が動きはじめます。-から+へ移動します。ここでプラス極(反対側の金属)へ移動した電子はどこへいくんだ?という疑問がでてきます。これには電解質が関わってきます。

電池の原理④~イオンは寂しがり屋~

電解質とは水溶液中でイオンに分かれる物質のことでしたね。したがって、この装置の中には陽イオンと陰イオンが最初からいることになります。イオンは寂しがり屋なので、くっつける相手を常に探しています。電極のプラス極の方に電子(-)を見つけました。さて、電子が大好きなのは陽イオンでしょうか、陰イオンでしょうか?もちろん電子が足りなくなっている陽イオンの方です。陽イオンが+極にやってきた電子をもらい、イオンでいることをやめ物質となります。そしてここが電気分解と異なるところです。極がプラスかマイナスかではなく、電子の動きに注目してください。

電池の原理⑤~電池の終わり~

この仕組みだと、溶けだしている電極(+極)がすべて溶けだしてしまったり、電解質の陽イオンがすべて物質に変わっていしまったりすると、電子の動きは止まり、電流は発生しなくなります。いわゆるこれが電池がなくなったという状態です。

 

電池のまとめ

①電解質に二つの金属を入れると電池の完成

②溶けやすい方、陽イオンになりやすい方が-極になり、溶けだす。

③②によりもう一方が+極になり電気が流れ始める

 

電池で覚えるべきことと解き方のコツ

イオンになりにくい金属(+極になる)・・・Cu(銅)

イオンになりやすい金属(-極になる)・・・Al(アルミニウム)、Zn(亜鉛)

これをもとにまず-極(溶けだす方)を特定する。あとは電子を動かし考えながら解くこと。