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電池もダムに喩えて

皆様こんにちは。
なぜかまだまだ寒いですね。

そして私はまだまだしんどいんですが、
ふとした町の様子やいろんな人からの温かい言葉やいろんな刺激を感じるとき、幸せ感がパルス状に湧いてきます。
かえってこういう時の方が瞬間的な幸せ感は大きいかもしれません。

今年からスーツを着る機会が圧倒的に減ったので、先ほど安物ですけど、ジャケット、靴を買いました。また、久々に本も買い込んで、自分の回りに並べ幸せであります。

先日、国のお金のストックと流れの関係をダムに喩えましたが、今日は電池をダムに喩えてみます。

電池とは言うまでもなく、必要な時に電気を与えるものであります。
いろんな機器なり電球なりをつなぐと、電気(電流)が流れて仕事をします。

一定量の仕事をすればなくなってしまう電池と充電により再び電気がたまる電池の二種類があります。
専門的には前者を一次電池、後者を二次電池(または蓄電池)と呼びます。

ではまず、より簡単である一次電池をダムに喩えてみます。
ダムには水が溜まっており、一番上の水面にある水門を開けばそこから水が出て下に落ちます。
水が下に落ちる時、ダムの落差(高さ)が高いほど水には勢い(専門的には加速度)がつきます。
また、水門の開け方が大きいほど水量(専門的には単位時間に流れる体積)が大きくなります。

上で言う水の落差が電池の電圧に相当します。
そして水の量が電流に相当します。

使用する機器や電球の違いにより必要な電圧や電流は千差万別です。
電圧も電流も大きくないと動かない機器、両方とも小さくてよい機器、あるいはどちらかが大きければよい機器、というような性格の違いがあります。

高い電圧が必要なら、落差の高いダムが必要です。
最近のリチウム電池のように原理的に高い電圧を発する電池がそれを満たします。
あるいは電圧の低い電池を直列に2つつないだりもします。
あたかもダムを上下に2つつなげるようなものです。

たくさんの電流を必要とする機器(たとえば機械駆動するような機器)は、ダムの水門が大きい必要があります。
そのためにはダムのサイズ自体がある程度大きくないといけません。
小さいダムですと、いくら水門を一杯開けても水はそれほどたくさん流れないでしょう。
電池で言えば、単4よりも単3の方が(電圧は同じでも)取り出せる電流は大きいですし、単2ではさらに大きくなります。
ワット数の大きめの機器は太めの電池を使用するか、並列につないで同じ目的を達成します。

さらに、どの位持続してその目的に使えるか、すなわち電池の容量も問われます。
ダムを想像してもらえれば、ダムに溜まっている水の量が電池の容量に相当します。
大雑把に言えば、(同じ種類の電池であれば)サイズが大きいほど容量は大きいと言えるでしょう。
さらには、使う金属の種類でエネルギー密度が違う(リチウムが一番密度が大きい)ことにより容量も違ってきます。

ダムに喩えると電池の作用がよく見えてきませんか?
違う種類の電池を混ぜて使ったり、古い電池と新しい電池を混ぜて使うのがよくないことも、この喩えから見えてきませんか?

次は二次電池(蓄電池)とダムの関係です。
放電時(機器に対し仕事をする時)の仕組みは一次電池と全く変りませんので、ダムが放水することを想像してください。

充電とはダムに水を再び溜めることです。
ただ、本当のダムとちょっと違うところは、上流の川から水を流し入れるのではなく下からポンプで水をくみ上げるのです。
本当は電池の中では放電時も充電時も化学反応が起きており、その結果として電池内部に電気エネルギー(ダムで言うところの水の量)が放出されたり溜まったりするのです。
単にダムにおいて水が入ったり出たりよりはちょっと複雑なことが起きています。

しかしここではそれは省略します。
要は、充電時にはダムの外部から電池を上回る電気エネルギー(ダムで言う汲み上げポンプ)を投入する必要があるということです。

大体こんなとこですかね。
いかがでしたでしょうか、電池をダムに喩えることは?
この比喩は私のオリジナルと言いたいところですが、これくらいのことはきっと既に世の中で何人も考えていることでしょうから、あまり主張はしませんよ(笑)。
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テーマ : 宇宙・科学・技術
ジャンル : 学問・文化・芸術

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No title

この比喩がオリジナルかどうかは
わかりませんがものすごく分かりやすかったです。

世の中には
たとえ上手な方がいますがST Rockerさんもうまいですよね。
本質をつかみそれをわかりやすく伝える、
なかなかできないんです。憧れます。

面白半分さん

こんばんは。
いつもありがとうございます。
そう言っていただくと、本当にうれしいです。
書いた甲斐がありました。
実はですね、このダムの喩えには続きというか落ちがありましてね。
明日それを書こうと思っております。
ご期待ください。

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ST Rocker

Author:ST Rocker
ビートルズ解析ブログへようこそ!
つくば-千葉-さいたま の三角形を行き来していますす。
モットー:理系なのに熱く音楽、政治・経済を語る。
酒と冒険と音楽をこの上なく愛し波乱万丈の人生を送るB型です。
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