内部抵抗 求め方 公式と端子電圧グラフ測定

内部抵抗 求め方 公式と端子電圧

内部抵抗 求め方 公式の基本式

内部抵抗は、電池の中で起きる電圧降下をまとめて扱うための考え方です。基本式は V=E-rI で、起電力 E から内部抵抗 r による電圧降下 rI を引いたものが端子電圧 V になります。

参考）電池の「内部抵抗」と「起電力と端子電圧の関係」について - …
この式は、電池が理想的な電圧源ではないことを表しています。電流 I が大きいほど rI も大きくなるため、負荷をつなぐほど端子電圧が下がる、という見方ができます。

参考）https://eleking.net/study/s-basic/sba-battery.html
実際の問題では、既知の E、V、I があれば r=(E-V)/I で求められます。

参考）電池の内部抵抗

内部抵抗 求め方 公式のグラフ

V-Iグラフでは、縦軸が端子電圧 V、横軸が電流 I です。直線の切片が起電力 E、傾きが -r になるので、グラフから内部抵抗を読み取れます。

参考）【高校物理】「電池の端子電圧」(練習編)
この見方は、数値を1回入れて終わるよりも、測定のばらつきを含めて判断しやすいのが利点です。複数点を取って直線近似することで、1点だけの誤差に振り回されにくくなります。

参考）https://www.hyogo-c.ed.jp/~rikagaku/jjmanual/jikken/butu/butu35.htm
受験や実験レポートでは、「E が切片、-r が傾き」と言い切れるかが重要です。

内部抵抗 求め方 公式の測定

測定では、可変抵抗を負荷にして電流を変えながら、電流計と電圧計で複数の点を取ります。

その後、V-Iグラフを作成し、直線の式から E と r を求めます。高校物理では、抵抗を少しずつ変えて測定する方法が典型です。

参考）【高校物理】「電池の端子電圧」
実験では、電圧計を並列、電流計を直列につなぐ基本配線を外さないことが大切です。配線を誤ると、内部抵抗の値そのものより先に測定系の誤差が大きくなります。

参考）電池の内部抵抗と最大電力、電流計の内部抵抗の測定 - You…

内部抵抗 求め方 公式の注意点

内部抵抗は一定値に見えても、電池の種類、残量、温度、流す電流で変わります。

特に大電流では、端子電圧の低下が目立ち、機器が期待通りに動かない原因になります。

また、短絡に近い条件では電流が過大になり、内部抵抗の存在がそのまま発熱や性能低下につながるため注意が必要です。

問題演習では、単に式を使うだけでなく、「どの電圧が起電力で、どの電圧が端子電圧か」を区別することが失点防止になります。

内部抵抗 求め方 公式の独自視点

医療従事者向けの文脈では、内部抵抗は電池だけの話ではなく、計測器や電源装置の見方にもつながります。仕様書で出力インピーダンスとして表されることがあり、負荷をかけたときの電圧変動を読む基礎になります。

たとえば、同じ定格電圧でも、瞬間的に大きい電流を必要とする機器では、内部抵抗が大きいと電圧が落ちやすくなります。

この視点を持つと、教科書の式 V=E-rI が、試験対策だけでなく実機評価の考え方にもつながると分かります。

• V=E-rI は内部抵抗の最重要式です。




• グラフでは切片が E、傾きが -r です。




• 測定は複数点を取り、直線で判断します。




• 大電流時ほど端子電圧の低下が目立ちます。

参考になる解説として、電池の起電力と内部抵抗の関係を丁寧に示した資料があります。式の意味と端子電圧のつながりを確認する部分の参照に向いています。
内部抵抗と起電力の基本式の解説

測定から内部抵抗を求める流れを確認したい場合は、実験操作とグラフ化の説明がある資料が役立ちます。可変抵抗を使う測定の流れを押さえる部分の参照に向いています。
内部抵抗の測定実験の手順