大阪市立科学館研究報告誌第 10 号（2000）

サイエンスショー「サイエンスショー「電池の電池の実験」
実験」実施報告小野昌弘
大阪市立科学館学芸課
概要
乾電池はいたるところで使われているにもかかわらず、その原理についてはあまり理解されてはいない。そこで電池原理を紹介する演示実験を開発・実施したのでその内容を報告する。

１.
.はじめに（２）銅板とアルミ板によるヴォルタ電池。

1899 年にイタリアの物理学者アレッサンド

10cm×15cm の大きさにした銅板とアルミ板

ロ・ヴォルタが電池を発明して 200 年ほど経過し、の間に塩水を浸した布をはさみ（写真２）、それを現在さまざまな電池が使われている。今回のサイ数組直列に接続させ、電子オルゴールを作動させエンスショーでは非常に身近にありながら、そのた。
（写真 3）

中身についてあまり知られていない電池の原理を理解してもらうサイエンスショーを行った。
なお、演示者により実験内容や演出が異なる点があるが、筆者の演じた内容について報告する。

２.
.実験内容
（１）静電気の実験
プラスチックコップの外側にアルミ箔を巻き付けたものを 2 つ作り、重ね合わせるとコンデンサ

写真２ー（ライデンびん）ができあがる。そこに、アルミ箔で作った長さ３cm 位のベロをだしておく。
そのベロの近くで塩ビのパイプをティッシュペー
パーでこすり静電気を発生させると（写真 1）、コンデンサーに静電気がたまる。見学者数人に手をつないでもらい、一人がコップを持ち、もう一人がアルミのベロの部分に触れると静電気のショックがはしる。
写真３（３）10 円と 1 円によるヴォルタ電池
いろいろな所で紹介されている実験である。内容的には（２）と同様の実験だが、単なる銅板、アルミ板ではなく、銅を原材料としている 10 円
玉、アルミを原材料としている 1 円玉を利用して電池を作り、電子オルゴールを鳴らした。（写真４）
写真１

大阪市立科学館研究報告誌第 10 号（2000）

写真４.11 円電池

写真６.備長炭電池（４）人間電池

写真５人間電池

写真７備長炭電池３．解説（１）静電気の実験

ステンレススプーンと飲料水のアルミ缶を持たせ本サイエンスショーの導入実験とした。電池がた人間を５～6 人直列につないで電子オルゴールできるまでの電気の実験というと静電気の実験がを鳴らす実験。
（写真５）あるが、連続した電流が取り出せないなどの性質（５）Mg リボンと銅板を利用した電池
プリントごっこ用ランプを入れたソケットからを知ってもらう実験である。また、本実験では、出ているリード線に Mg リボンと 2cm×5cm にし実験では、実験参加者のみが静電気のショックをた銅板をとりつけ、６mol/l の塩酸に浸すと、そ通してその性質を理解できるが、他の見学者が理の瞬間にランプが発光する。

解できるように 10W の蛍光灯を入れ、発光させ（６）備長炭電池る事で電気の流れを知る事ができるようにもした。

10～15cm 程度の備長炭にキムワイプを巻き付け、それを食塩水に浸す。キムワイプの部分にア（２）ヴォルタ電池

ルミホイルを巻き付け電池を作る。その電池で電ヴォルタは銅板と亜鉛板の間に電解液を浸した

子オルゴールを鳴らしたり太陽電池のモータを回ものを挟み込み、さらにそれらを積み重ねる事で転させる。
（写真６，７）電池を作った。本実験では、銅板とアルミ板の酸化還元電位の差を利用して電池を作った。この実

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験では銅－アルミ 1 組あたりの電位は 0.5V、電流ュランプを点灯させたが、直接見ると非常にまぶは５～10ｍA を発生した。11 円電池でもほぼ同様しいので、口径の大きい茶色の試薬瓶をフィルタの電圧を得られた。

ー代わりにして実験を行った。このおかげでだい

今回音源として製作した電子オルゴールを鳴らぶ光量を落とす事ができた。ここでは、金属の種すためには、～１V、５～10mA が必要であり、類と電解質を変化させる事で、強い電圧を取り出どちらの電池でも 2 組で音が出て、3 組つなぐとせる事を説明した。それでも光を直視しないよう完全なメロディーを奏でた。なお、今回使用したに注意を促した。

電子オルゴールは電子部品屋から IC と電解コン（６）備長炭電池

デンサーを使用して製作したものである。
（３）10 円と 1 円によるヴォルタ電池
前述した銅とアルミを身近なものに置き換えて一般に空気電池と呼ばれる電池をつくる実験である。備長炭の中の酸素とアルミによって以下のような反応が起きる。

実験をしたものである。見学者が自宅でも実験できるような題材として取り上げた。

負極：Al → Al３+＋３e－ （E°＝－1.67V）（４）人間電池

正極：１/２O2＋２H2O＋２e－ → H2＋２OH－（E = 0.615V）

ステンレススプーンが正極、アルミ缶が負極となる電池である。当初アルミ缶（ジュース・ビール）の外側のラベル被覆をとらずに実験していた

炭とアルミホイルの組み合わせで電池ができるが、当館の長谷川学芸員より、濃硫酸で被覆を除事に見学者は一様に驚いていた。ここで取り出せ去できる事を教えてもらった。そこで、ビーカーる電位差も理論上では２V を超え、電子オルゴーに濃硫酸を入れ缶の下半分の被覆をはがしたもの

ル、太陽電池用モーターを使用したメリーゴーラを実験に使用した。さまざまな缶の被覆をはがしンドのおもちゃ（写真７）を動かす事ができる。てみたが、一番はがしやすかったものはアサヒビ

備長炭電池を 3 個直列につなぐと 2.5V 用の懐中ールのスーパードライの缶である。他の缶では、電灯用豆電球を明るく点灯させる事もできる。

きれいに被覆を溶かしきれないものがあったが、（１）～（５）で行ってきた 2 種の金属板と電解

この缶に限ってはほぼきれいに被覆をはがす事が質によって電池ができるという実験とは違う方法できた。なお、被覆を溶かす作業は、悪臭を放つ

でも電池ができるということは見学者に伝えられガスが発生するのでドラフト内で行う事が望ましたと思う。

い。

（７）使用したモーターなどについて

また、この実験ではアルミ缶下半分を手で握っ

電子オルゴールは、部品を買って製作したものてもらい、プルリングにワニ口クリップを取り付である（写真３､４参照）。グリーティングカード

け実験していたが、使用した缶の中には缶本体とについているものも取り出して使えるが、音質のプルリングの間が絶縁されているものがあり、最問題、また、取り出してからの加工のしにくさな初のうち原因が分からず失敗する事があった。使どを考慮すると自作したものの方が費用も安く、用する缶の導通を調べる必要がある。

音質も良いものができる。ちなみに、グリーティ

この実験でも電池をつくるためには２種類の金ングカードは 800 円～で、自作のものは電解コン属板と電解質（人間の身体、汗）があれば電池がデンサー（10μF）＠25 円、UMC 社オルゴールできる事が理解できる。

IC「UM66T」＠100 円、圧電ブザー＠180 円、（５）Mg リボンと銅板を利用した電池基盤＠100 円、合計 405 円である。この電子オル

これまで述べてきた電池に比べ、はるかに強い電圧を発生することができる電池である。Mg 電

ゴールでは～１V、５～10ｍＡという低い電力で何とか音がでてくる。

極では酸化電位が約－2.36V の電位を発生させる。

また、本実験で使用した太陽電池モーターは田

この電圧を利用して、プリントゴッゴのフラッシ

宮模型のＲＦ－500TB で 0.5Ｖ25ｍＡ時 380rpm

大阪市立科学館研究報告誌第 10 号（2000）の能力を有するものを使用した。他に(株)ソーラ

参考文献

ーテックから出している 0.4V16mA で 300rpm の・「いきいき化学アイデア実験」

性能を持つ H－151 等のモータもある。

盛口襄・高田博志 著 新生出版

(1990)

・「化学実験虎の巻」 日本化学会編

４.まとめ

丸善株式会社(1991)

可能な限り身近な材料を集めて電池の原理を探・「おもしろ理科実験集」工学院大学企画部編

る実験を行ったが、その裏には、見学者が自宅に(1996)

帰ってから自分で実験を行って再びその内容を理解して欲しかったというねらいもある。この点については、確認するすべもないが、実験現場では電池の基本原理をうまく伝えられたと自負している。一般に電池関係の実験は現象が小さく、なかなか演示化しにくいが材料を工夫したり、同じ実験でも数を複数個用意する事でそのあたりの問題はクリアできると考えられる。
現在さまざまな種類の電池が存在し、私達はそれを使っている。本サイエンスショーを見た見学
者が電池の中でどのような反応が起っているのか、また、何が使われているのかなど興味を持ってもらえたら幸いである。

・「実験で学ぶ化学の世界２物質の変化」
日本化学会編

丸善株式会社(1996)・「NHK やってみよう何でも実験 Vol.1」
NHK 出版協会(1996)