💡 ヒント:V-I グラフから起電力と内部抵抗を求める

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

電池は「起電力 \(E\)」と「内部抵抗 \(r\)」を持つと考えます。電流を流すと内部抵抗で電圧が食われるので、端子電圧(電池の外に取り出せる電圧)は \(V = E - rI\) となります。電流を多く取り出すほど、端子電圧はだんだん下がっていきます。

この関係は 右下がりの直線。だから実験で \(I\) を変えて \(V\) を測定し、\(V\text{-}I\) グラフを描けば、直線の切片と傾きから \(E\) と \(r\) が同時に求まります。

✏️ 求めるもの

実験で得られた \(V\text{-}I\) グラフから、電池の起電力 \(E\)内部抵抗 \(r\) を読み取る方法を答える。

🔬 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. 端子電圧の式を立てる:\(V = E - rI\) を確認
  2. \(y\) 切片を読む:直線を \(I = 0\) まで外挿した点の \(V\) 値が起電力 \(E\)
  3. 傾きを読む:グラフから適当な 2 点を選び、\(\Delta V / \Delta I\) を計算。この絶対値が内部抵抗 \(r\)
注意

グラフは必ず右下がりの直線になります。傾きが負なので、内部抵抗を求めるときは絶対値を取りましょう。また、実験では \(I = 0\) のデータを直接取れないことが多いので、複数の点を直線で結んで外挿して \(y\) 切片(= 起電力)を読み取ります。