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(図1 回路図) |
(写真1 上;金属被膜抵抗、下;巻線型抵抗) |
ア 板の中央に直径 4 mm くらいの穴を開け、4 cm 程離れたところに放射状に直径 1 mm ぐらいの穴を抵抗の数だけ開けます。
イ 図2のように、抵抗の両端の導線をアクリル板の穴に通して、接着剤で接着します。
ウ 中心にまとまった導線は半分くらいの長さに切って、ハンダを付けて先端を丸くしておきます(以後ターミナルと呼びます)。
エ 放射状に並んだ他端の方は、近くに直径 1 mm ぐらいの穴を開け、導線を曲げてこの穴に通して端子として使えるようにします(図3)。
オ 高さ 2 cm 位の足を付けると、安定します(写真2は木材を切って接着してあります)。
(図2) | (図3) |
(写真2) |
ア 真ん中のターミナルにスイッチからの線をつなぎ、放射状にある端子に電流計からの線をつないで(写真3)、この端子をかえて抵抗を変えていきます。
イ 電流計は、抵抗が 2 〜 50 オームのときには 500 mA 、 抵抗が 1 オームのときは 5 A の端子につないでください。ただ、端子をつなぎ変えると実験データの誤差が大きくなるので、 1 オームを単独で用いない方が無難です。
ウ ターミナルを使わず端子と端子の間にすると、4 オームや 6 〜 8 オームの抵抗も作れます(写真4)。
(写真3) | (写真4) |
エ 実際に実験を行い、縦軸に端子電圧 V 、横軸に電流 I をとって得られたデータをグラフ化したものが図4です。
オ データはほぼ直線状に並びますので、近似直線を引きます。この直線の傾きの絶対値が電池の内部抵抗 r 、縦軸との交点が起電力 E となります。図4の場合、r = 0.70 、E = 1.41 となります。
カ 表計算ソフトを用いてグラフを作成すると、近似直線も求められ便利です。
(図4 実験例) |
※ 実験用のプリント(A4で2枚)をPDFファイルでつけておきましたので参考にしてください。
単 元 | 「物理」における「電気回路」 |
〔導 入〕 | 実験を行う前に、電池の内部抵抗について学習する。接続する抵抗の抵抗値を変えて端子電圧を測定すると起電力や内部抵抗が求められることを確認し、実験の原理を学ぶ。 |
〔展 開〕 | 実験プリントに従って測定し、端子電圧と電流のグラフを作成して内部抵抗を求める。複数の電池を用いて測定することで理解が深まる。誤差の理由や電池ごとの違いについて考察する。 |
〔まとめ〕 | 1.5 Vと書かれた乾電池でも、実際には接続した抵抗や、電池性能の低下により端子電圧は変化することを確認する。 |