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白詰草 Trifolium repens
姫踊り子草 Lamium purpureum
春紫菀 Erigeron philadelphicus
烏野豌豆 Vicia sativa subsp. nigra
西洋蒲公英 Taraxacum officinale
紫片喰 Oxalis debilis Kunth コンデンサーの電圧Ｖ、電流ｉの時間的変化を調べる実験です。
回路図は下記のとおりで、使用したコンデンサーの電気容量Ｃ＝３３００μＦ、
抵抗Ｒ＝６．２ｋΩです。電圧Ｖが電池の電圧Ｅの半分になる時間は、約１４秒です。
実験装置
実験結果 電圧…黒 電流…赤
充電
放電
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こうのとり １８３系新大阪 ～ 城崎温泉
トワイライトエクスプレス大阪 ～ 札幌
日本海大阪 ～ 青森
雷鳥 ４８５系大阪 ～ 富山
サンダーバード 683系4000番台大阪 ～ 金沢
くろしお 381系京都 ～ 新宮
ひかりレールスター新大阪 ～ 博多
のぞみ 300系（鉄仮面）東京 ～ 博多
名古屋臨海高速鉄道あおなみ線名古屋 ～ 金城ふ頭
えちぜん鉄道福井 ～ 三国港
豆電球の電流電圧特性
【実験の概要】
Ａ／Ｄ変換器 USB-FSIO30 を用いて、下記の回路図のように、チャンネル０、１の電圧Ｖ０，Ｖ１を測定すると、電流は、１Ωの抵抗の電圧Ｖ１（ｉ＝Ｖ１／１Ω）から測定でき、豆電球の電圧ＶはＶ０－Ｖ１から測定できる。これを、Visual Basic で処理をする。
可変抵抗器（ボリューム）の値を変えて、流れる電流ｉを変化させる。
※可変抵抗器とは抵抗の値を変えられる装置です。
※USB-FSIO30はＫｍ２Ｎｅｔ Ｉｎｃ．の製品です。
定格 3.8V 0.3A
オームの法則は Ｉ＝Ｖ／Ｒ で表されますが、豆電球では、電圧Ｖが高くなると、電流Ｉの強さが大きくなります。最初は、電流は電圧に比例しますが、途中から電流の増加率が下がります。この理由は、豆電球の場合、電流が強くなることによって、フィラメントの温度が上がり明るくなります。温度が上がると、金属の場合は抵抗が大きくなります。従って、途中からグラフは折れ曲がったようになります。
ちなみに、金属は温度が下がると抵抗が小さくなっていきます。ゆえに、ある種の金属では絶対零度（約－２７３℃）近くになると電気抵抗が０になります。このような性質を利用したのが、ＪＲ東海が開発したリニアモーターカーです。（今後、技術の向上によって、冷却剤を高額な液体ヘリウムでなく、安価な液体窒素などが利用できるようになるでしょう。）
抵抗に流れる電流ｉは電圧Ｖに比例し、抵抗値Ｒに反比例する。（オームの法則）
式で表すと、ｉ＝Ｖ／Ｒ となる。この式を変形すると、Ｖ＝ｉＲとなる。ゆえに、抵抗に電流ｉが流れると電圧がｉＲ降下（電圧降下）すると言える。
縦軸に電流ｉ、横軸に電圧Ｖをとってグラフ化すると、傾き１／Ｒの直線のグラフになる。
【実験】
Ａ／Ｄ変換器 USB-FSIO30 を用いて、下記の回路図のように、チャンネル０、１の電圧Ｖ０，Ｖ１を測定すると、電流は、１Ωの抵抗の電圧Ｖ１（ｉ＝Ｖ１／１Ω）から測定でき、抵抗の電圧ＶはＶ０－Ｖ１から測定できる。これを、Visual Basic で処理をする。
１ 可変抵抗器（ボリューム）の値を変えて、流れる電流ｉを変化させる。
※Ａ／Ｄ変換器は最大５Ｖまで測定できるので、電源は乾電池３本を
直列にしたものを使用する。
２ 数回測定し、最小二乗法を用いて傾きを計算する。
３ 傾きの逆数を計算し、抵抗値を得る。
※豆電球の様に発熱する抵抗の場合は違ったグラフになります。
※ダイオードの場合はこんなグラフになります。
電池には、電池が内部に持つ抵抗（内部抵抗 ｒ）があるため、電池が消耗してくると内部抵抗が無視できなくなり、電池の電圧（端子電圧 Ｖ）が小さくなるので、ついには使用できなくなります。
ここでは、電池に流れる電流によって、端子電圧がどのように変化するかを説明します。
電池の、電流を流そうとする力を起電力 Ｅといいます。
つまり、下図のように、電池は起電力Ｅと内部抵抗ｒからできていることになります。
今、下図の回路にｉの電流が流れているとします。すると、電池内部では内部抵抗のため電圧が少し下がります。これを、電圧降下といい、その値はオームの法則によりｉｒとなります。
従って、Ｖ＝Ｅーｉｒ という関係が成り立ちます。
縦軸にｉ、横軸にＶをとったグラフで表すと、傾き（ーｒ）、切片（Ｅ）の直線のグラフになります。
※可変抵抗器とは抵抗の値を変えられる装置です。
※USB-FSIO30はＫｍ２Ｎｅｔ Ｉｎｃ．の製品です。
実験
USB-FSIO30でＡ／Ｄ変換によるデータ入力を行い、Visual Basic 2022(Visual Studio)で処理をします。
１ 上図の回路のように実験器具を組み立てます。
※可変抵抗器はいわゆる、ボリュームになります。
２ 端子電圧Ｖは、チャンネル０（ＣＨ０）から入力します。
３ 電流ｉは、１Ωの抵抗の電圧降下（Ｖ１＝ｉ×１Ω）をチャンネル１（ＣＨ１）から入力します。
４ 可変抵抗器（ボリューム）を回して、電流を変化させます。
５ 数回測定し、最小自乗法を使って、グラフの傾き（ーｒ）、切片（Ｅ）を計算します。下図は、その一例です。
６ 結果 起電力１．４９Ｖ 内部抵抗０．３０Ωとなりました。
※使用したのは新しいＳＯＮＹ製の単１アルカリ乾電池。
注）Ａ／Ｄ変換器は非常に抵抗が大きいため、直接、乾電池に接続して電圧を測定すると、（チャンネル０でもチャンネル１でもよい）電流が流れないため、起電力が測定できます。
電池の起電力と内部抵抗 その２