HOME 教育状況公表 令和3年9月27日

1. 電気化学の基礎の基礎

だいたい、目に見えないものっていうのは、昔から、怖がられているものです。

ちょっと怪談話をするには、すこし秋の気配が感じられるようになりましたが、 まあ、怖いものといえば、お化けや幽霊。見えないしよくわからないから怖い。 正体がばれてしまえば、あたまのてっぺんに毛が三本生えていたりして、ちっとも怖くない。 なあんだ、なんてことになってしまいます。

お化け出なくても、目に見えないものと言えば、放射能。 気の毒な大震災の原発事故では、どこに放射能があるかわからない。 「おまえ、放射能野郎!」なんて、学校でいじめの原因になったりする。 だめですよ、そんなこと言っちゃ。

今回、オンラインセミナーをすることになったのはくだんのコロナウイルス。 こいつも、目に見えない。だから怖い。 学校のいじめばかりか、県外ナンバー狩りとかコロナ警察とか、ややこしくなっておりますな。

そして、このセミナーでインピーダンスのお話をするわけですけど、 このインピーダンスっていうのが、電気にまつわるお話。 で、その電気、というやつが、お化けやら放射能やらウイルスやらと同じで目に見えない。 目に見えないから、怖かったり不安だったり苦手だったりするわけですな。

まあ、見えなくても確かに存在するわけで。

昔、フランクリンとかいう豪傑が、雷に向かってタコをあげて ライデン瓶、いまでいうコンデンサですね、そいつの中に電気をつかまえてみせた。 なるほど、竜神が暴れているわけじゃなくて、琥珀をこすったときに出てくる何かと同じものだわい、 ということで、これが電気ということになった。

今じゃ、電気が止まったいうだけで、やばい停電だということで大騒ぎするぐらい身近なものになりました。 使っている方は便利でいいのですが、電気をつきあって何かを研究開発するとなると その目に見えない電気と、あらためて向き合わないとならない。

想像力を働かせて、その目に見えない電気が、電池の中でどんな具合に働いてるのかいっしょに考えていくとしましょう。

1.1 身近なインピーダンス測定の応用 ―体脂肪計、塩分計―

年をとると残念なことに味がわからなくなってきます。特に塩分。思わずしょうゆをどぼどぼどぼってかけたりして、ちょっとおしょうゆかけすぎですよ。なんて言われたりします。

そこで、塩分計があって、ちょっとしょっぱいよというのを黄色、かなりしょっぱいよなんていうのを赤で表示したりして、お年寄りの塩分摂取を控えてもらって、健康寿命を延ばしていただければと思います。

さて、この塩分計。インピーダンスの測定装置なんです。

電気にまつわる量

1.2 直流と交流、電気抵抗と静電容量 ―電気回路の描き方―

Fig 電池を使った単純な回路(豆電球の点灯)
©Copyright K.Tachibana all rights reserved.

電気回路図の記号は電気用図記号はJISで定められており、考えたところでもムダなので、読み書きを練習して慣れるしかありません。

電気用図記号と回路図の書き方
84 交流の大きさと周波数(正弦波の振幅)
103
電流と電圧と電気抵抗の関係
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_02/VoltageCurrent.asp
100
電気量と電圧と静電容量の関係
©K.Tachibana
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/52255/_02/VoltageElectricity.asp

1.3 回路計とオシロスコープ―電圧、電流、波形の読み取り―

デジタルマルチメータの使い方 ( 検索

1.4 電極と電気の流れ ―電池式の書き方と電極の呼び方―

電気を流すには最低2つの電極が必要です。電池でもキャパシタでも2つの電極の電圧を測定することから始まります。

Fig 電池の表記と特性(電池式)
©Copyright Naoto Imai all rights reserved.

電池には電極があります。酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼びます。 以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼びましたが、正極と陽極がまぎらわしいのでアノードと呼びます。 アノードは電流が外部回路から流れ込む極です。カソードは電流が外部回路へ流れ出す極です。 アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方です。 それとは別に正極と負極という呼び方があります。 電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼びます。 正極、負極は電位の高低に注目した呼び方です。

1.5 電池の起電力と分解電圧 ―心電図にも使われる銀塩化銀電極―

1.6 ◇ リチウムイオン二次リチウム電池―材料と構造―

Fig リチウム電池(LIB)のジェリーロール構造と寸法例
©Copyright Satoshi Ishikawa all rights reserved.

1.7 電池内部における電場と電流密度、電気力線

74 電位プロファイル

明日からやろう!インピーダンス測定・解析
~ 予備知識がなくても実践できる交流インピーダンス測定・解析法 ~
講演趣旨:

本講座ではリチウム電池にかかわるインピーダンス測定・解析を取り上げます。電池は総力戦です。狭い専門知識よりも、広く見渡す力が求められます。SDGs(持続可能な開発目標)では、自分ひとりで理解して納得するより、みんなで協働し、社会をよりよくすることが大切です。本講座ではインピーダンスに軸足をおき、電池や電気の関連知識をおさらいしつつ、目標に向かって最初の一歩を踏み出せるようお手伝いします。

主催: サイエンス&テクノロジー(S&T)
日時 2020年9月15日(火) 10:30~17:00
山形大学  学術研究院  物質化学専攻  立花和宏
正弦波(サイン波)(440Hz)