電磁気

【演習】電池の起電力と内部抵抗

物理基礎【電磁気】補講『電池の起電力と内部抵抗』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

電池の起電力と内部抵抗電気回路で不可欠ともいえる部品,それは電池。この補講ではその電池について,ちょっぴり深入りしたいと思います。...
Contents

問題

[Level.1]
起電力1.6V,内部抵抗0.20Ωの乾電池に,3.0Ωの抵抗をつないだ回路がある。 この回路に流れる電流は何Aか。 また,この乾電池の端子電圧(電池両端の電圧)は何Vか。

[Level.2]
電圧V[V]の電源にR[Ω]の抵抗を接続する。 このとき電源から流れる電流を測定したい場合,回路に電流計を直列につなげばよい(図1)。 電流計の内部抵抗をrAとすると,電流計の示す値はいくらか。 また,電流計の内部抵抗の大きさと測定の精度の関係について考察せよ。

[Level.3]
電源にR[Ω]の抵抗を接続し,電源からI[A]の電流が流れているとする。 このとき電源の電圧を測定したい場合,回路に電圧計を直列につなげばよい(図2)。 電圧計の内部抵抗をrVとすると,電圧計の示す値はいくらか。 また,電圧計の内部抵抗の大きさと測定の精度の関係について考察せよ。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
0.50A,1.5V

[Level.2]
\(\displaystyle \frac{V}{R+r_A}\)
内部抵抗が小さいほど,測定値は真の値に近づく。

[Level.3]
\(\displaystyle \frac{Rr_V}{R+r_V}I\)
内部抵抗が大きいほど,測定値は真の値に近づく。

こちらの動画で詳しい解説をしています。 ぜひご覧ください!