💡 ヒント:電位差計

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

電位差計は電池から電流を流さずに起電力を測る装置です。電圧計だと内部抵抗が有限で電流が流れてしまい、端子電圧(\(E - Ir\))しか測れません。電位差計なら開回路の条件(検流計が 0)で起電力を直接測れます。

仕組み:標準電池 \(E_s\) と未知電池 \(E_x\) をそれぞれ一様な抵抗線の一部と比較し、検流計が 0 になる長さ \(\ell_s, \ell_x\) から \(E_x = E_s \ell_x / \ell_s\)。

✏️ 求めるもの

標準電池 \(E_s\) と抵抗線の長さ \(\ell_s, \ell_x\) から、未知電池の起電力 \(E_x\)。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 駆動電池が流す電流:抵抗線 AB に一定電流 \(I_0\) が流れる
  2. 標準電池で校正:検流計が 0 になる点までの距離 \(\ell_s\) が、電位差 \(E_s\) に対応
  3. 未知電池で測定:同じように検流計が 0 になる \(\ell_x\) を測る
  4. 比から計算:\(E_x = E_s \cdot \ell_x / \ell_s\)(駆動電流は打ち消すので式に残らない)
注意

電位差計の最大の利点は「測定電池から電流が流れない」こと。そのため内部抵抗 \(r\) の影響を受けず、真の起電力を測れる(電圧計だと \(V = E - Ir\) しか得られない)。駆動電池は別回路で、\(I_0\) は測定に影響しない。