内部抵抗 (Internal Resistance) 計算機

内部抵抗とは？

現実の世界に存在するすべての電池や電源装置、発電機には、目に見えない「内部抵抗 (Internal Resistance)」が存在します。

回路図の上で理想的な電池は、どれだけ多くの電流を流しても電圧が一定（例：1.5V）であるかのように描かれますが、現実は異なります。豆電球やモーターなどの負荷を繋いで電流を流し始めると、電池自身の持つ抵抗成分によって、端子から出てくる電圧がわずかに低下します。これが内部抵抗の正体です。

内部抵抗の計算式

電池の内部抵抗 (Ri) を求めるには、オームの法則の応用である以下の式を使用します。

• Voc (Open-circuit Voltage): 開放電圧。何も接続していない、電流が流れていない状態の端子電圧。
• Vl (Load Voltage): 負荷電圧。負荷を接続し、実際に電流を流している時の端子電圧。
• I (Current): その時に回路を流れている電流。

なぜ内部抵抗が発生するのか？

電池の場合、内部抵抗は主に以下の2つの要因で構成されています。

1. 電気的な抵抗： 電極板、リード線、端子などの導体そのものが持つわずかな抵抗。
2. 化学的な抵抗： 電解液中のイオンが移動する際の「動きにくさ」や、電極表面での化学反応の遅れ。

特にアルカリ電池やニッケル水素電池などの二次電池では、使用を繰り返すうちに化学反応がスムーズに行かなくなり、内部抵抗が増大します。これが、多くの人が経験する「電池の劣化（寿命）」の直接的な原因です。

内部抵抗が大きいとどうなる？

内部抵抗が増大すると、機器の動作に以下のような悪影響を及ぼします。

• 電圧降下： 負荷をかけた瞬間に電圧がガクンと下がり、機器が「電池切れ」と誤解して停止してしまう（寿命前の停止）。
• 発熱： 電流が内部抵抗を通過する際、熱エネルギーとして電力が失われます（P = I²R）。これが電池の過熱や火災のリスクとなります。
• 最大出力の低下： 供給できるエネルギーに制限がかかり、パワフルな動作が必要なドローンのモーターやカメラのストロボが正しく機能しなくなります。

内部抵抗を活用した劣化診断

高価なリチウムイオンバッテリーなどの管理において、内部抵抗の測定は健康診断のような役割を果たします。

新品時の内部抵抗値を記録しておき、定期的に測定を繰り返すことで、その上昇率から「いつ交換すべきか」を科学的に判断できます。例えば、新品時の1.5倍〜2倍程度の抵抗値になったら、性能が著しく落ちているサインです。

よくある質問 (FAQ)