Ωの法則の確認と電池の内部抵抗
  

対象等

中学生から高校生まで

目的

Ωの法則、抵抗の接続、電池の内部抵抗について確認する

準備


定電圧電源装置、単三電池、電池ソケット、30Ω抵抗、直流電圧計、直流電流計
わに口クリップ付きリード線 赤と黒各4本

実験場所
物理実験室
方法  
1) Ωの法則の確認

@ 定電圧電源のスイッチがオフになっていることを確かめてからプラグをコンセントに入れる。

A 電源のプラス側に赤のコードを2本接続し、それぞれ電圧計と電流計の+側(赤)に接続する。

B 電流計の−側(黒)から黒のコードを使って、抵抗の二つ飛び出ている端子の片方に接続する。

C もう片方から黒のコードで電源の−側(黒)に接続する。また電圧計の−側(黒)からも黒のコードで電源の−側に接続する。

D 電圧計の電圧の単位が3(V)になっていることを確認して、スイッチを入れ、電圧計と電流計の値を読む。

E 電圧計の電圧を順次3(V)から12(V)まで変更し、それぞれの電圧、電流の値を読み、結果の表に記入する。

2) 抵抗の接続

@ 上記の回路をそのまま使って、抵抗の部分に、もう一つ抵抗を追加し、直列接続として同様の実験を行う。

A 抵抗を並列にして同様の実験を行う

3) 電池の内部抵抗

@ 単三電池をソケットに入れ、この電池の起電力を直接電圧計で正確に測定する。(電池の+−に注意)

A 電圧計を1)の実験と同じ回路に戻し、定電圧電源の代わりに電池を接続し、電圧計を電流計の値を読む。(抵抗は2個並列のまま使用)
注意点
・ 生徒は配線図を読むのが苦手なので、実態配線図を板書しました
・ 実験をはじめる前に、ショートと感電について充分注意しました
・ 導線の赤と黒の使い分けについて説明しました
・ 電圧計電流計で使用するレンジを指定しました
・ 実態配線図を書いても、並列の接続が生徒には難しかったようです
・ 内部抵抗による電圧変化は0.1(V)前後ですので、電圧計の読みに慎重さが必要です
結果  
・ オームの法則が成立していることは理解できたみたいです
・ 内部抵抗は、電圧が変化しないと答えた斑がいくつかありました
考察、応用等
・ 特にありません。電池はあえて単三をつかいました。単一より容量が小さいので、電圧降下が起きやすいと判断したのですが、最近の電池は容易に電圧降下が起きないようです

・ ちなみにショートさせた状態で電圧を測定したら0.4(V)程度にまで低下しました

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