課題12-03酸化マンガン(Ⅳ)の還元 (アルカリ乾電池)

1.設問

問1.身近にある乾電池,この乾電池の注意書きを調べて,記述してください。
問2.電池の直列繋ぎの動画を見て,途中で,電池の+極同士や－極同士をつなぐシーンがある､この場合,問題がないのであるが,それはなぜか,記しなさい。

2.回答

問1
注意書きを調べた乾電池～アイリスオーヤマのBIG CAPAα 単3形アルカリ乾電池～
･電池のアルカリ液が、目、皮膚、衣服に付着したときは、失明やけがのおそれがあるので、すぐに多量の水で洗い流し、医師の治療を受ける。
･発熱、液もれ、破裂のおそれがあるので、+/－の逆接続、+/－のショート、新旧電池の混用、分解、加熱、充電、火に入れるなどしない。
･電池の外装ラベルをはがしたりキズつけない。
･使い切った電池はすぐに機器から取り外す。
実際に乾電池の外装ラベルに記載されている注意書きを図1に示す。

問2
動画で用いられていた乾電池は3つであり、それぞれの電圧は1.327V, 1.265V,1.265Vであった。
電流は、電位差があるときにその電位が高い方から小さい方に流れ、その電流の大きさは抵抗が一定であれば電位差の大きさに比例する。
乾電池は+の方が－よりも電位が高い。
動画で用いていた乾電池電池の電圧の差は0.06V程度であり、乾電池を+同士または－同士で直列つなぎした場合、その両端の電位差は正しい順序でつないだ場合とは異なりその電池の電圧の差になる。
実際、動画で1.327Vの電池と1.265Vの電池の+同士でつないだとき両端の電圧は56.9mV、つまり0.0569Vとなっていた。
また、乾電池には内部抵抗があり、直列つなぎの場合回路の合成抵抗はそれぞれの抵抗の和で表せる。
以上の事から、乾電池を直列つなぎでつないだ時合成抵抗は乾電池1つの抵抗より大きくなる事が分かるとともに、この合成抵抗は正しい順序でつないでも+同士または－同士つないでもかわらない。
+同士または－同士つないだとき、その両端の電位差は正しい順序でつなぐ場合より小さくなるのに対し、合成抵抗は等しいのでその電池間に流れる電流は小さくなる事が分かる。
また、前述の通り動画で用いていた乾電池は全て同じ程度の電圧であるので、+同士または－同士直列つなぎをしてもそこに流れる電流は軽微なものと考えられるため、動画のような場合で+同士または－同士つないでも問題ない。