今回は、 電池の内部抵抗と端子電圧 について解説します。

これまで電池は、回路に起電力を生じさせる部品としてとらえてきました。しかし、実は電池には起電力E[V]だけでなく、 内部抵抗 r[Ω]も持っています。下の図を見てください。

図の点線で囲まれた部分が 電池 を表しています。電池の内部には、起電力E[V]と 内部抵抗 r[Ω]がありますね。抵抗が含まれているのが、本来の電池の姿なのです。

電池の両端にかかる電圧のことを 端子電圧 と言います。図では、V[V]と表しています。

電池の中には内部抵抗があるので、端子電圧V[V]は決して電池の起電力E[V]とは一致しません。図のように、回路にR[Ω]の可変抵抗器をつないだとき、電池から流れ出た電流をI[A]として、端子電圧V[V]がどう表されるのかを求めていきましょう。

キルヒホッフの第2法則 より、
-E+RI+rI=0
と立式できますね。ここで抵抗での電圧降下RIは、電池の端子電圧Vと等しくなるので、
-E+V+rI=0
⇔ V=E-rI
つまり、起電力Eから電池の内部抵抗での電圧降下rIを引けば、端子電圧Vとなるのです。

この式はしっかりと覚えておきましょう。