電池の直列と並列接続による電圧と電流の変化について

電池を直列接続や並列接続することで、出力される電圧と電流がどのように変化するかを理解することは、電気回路における基本的な知識です。この記事では、直列と並列接続の違いを踏まえた上で、特定の問題を解決する方法について説明します。

1. 直列接続と並列接続の違い

直列接続では、各電池の電圧が加算されますが、電流は同じままとなります。逆に、並列接続では、各電池の電圧は変わらず、電流が加算されます。この特性を利用して、必要な電圧や電流に応じた電池の配置を選択することができます。

問題の設定では、2ボルトで最大10アンペアの電流を取り出せる電池が3個直列に接続されており、この電池3個を1組として、さらに2組を並列に接続します。

直列接続の場合、各電池の電圧は加算されますので、3個の電池が直列接続されると、2V × 3 = 6V となります。ただし、電流は変わらず10アンペアのままです。

次に、この2組を並列に接続すると、電圧は変わらず6Vとなりますが、電流は2組分の電流が合わさるため、10アンペア × 2 = 20アンペアになります。

質問の中で「なぜ電流が10アンペアではなく20アンペアになるのか」という疑問がありますが、これは並列接続による特性によるものです。並列接続では、各電池の電流が合算されるため、2組の電池を並列に接続すると、合計で20アンペアの電流を供給できることになります。

直列接続では電圧が加算され、並列接続では電流が加算されます。今回の問題では、3個の電池が直列に接続されて6Vの電圧を作り、それを2組並列に接続したため、最大20アンペアの電流を取り出せることが分かります。