ボルタ電池で逆起電力が生じる理由

ボルタ電池の実験をすると、最初はしっかり電圧が出ていたのに、だんだん弱くなることがあります。
そのとき関係しているのが「逆起電力（ぎゃくきでんりょく）」という現象です。

なんだかむずかしそうな言葉ですが、ポイントはシンプル。電池の中で生まれた“じゃまをする力”のことなんです。どうしてそんな力が生まれるのか、順番に見ていきましょう。

逆起電力ってそもそも何？

電池は、化学反応によって電子を一方向へ流します。
その結果、生まれるのが起電力、つまり電圧です。

ところが、条件が変わると、その流れを弱める向きの力が生まれることがあります。

逆起電力とは、もとの電流とは反対向きに働こうとする電圧のことです。

どうして“逆”なの？

電池は本来、電子を一定方向へ押し出します。
でも内部の状態が変わると、反応が進みにくくなり、まるでブレーキがかかったようになります。

そのブレーキのような働きをするのが、逆起電力というわけです。

──つまり、電池の中で生まれる“逆向きの力”なのですね。

どうして電極のガスが反応をじゃまするの？

ボルタ電池では、正極で水素ガスが発生します。
この水素が、実は大きなカギを握っています。

電極の表面に水素ガスが付着すると、反応が進みにくくなるのです。

ガスの膜がブレーキになる

水素は気体なので、正極の表面に小さな泡となってくっつきます。
すると金属と電解液が直接ふれ合う面積が減ってしまいます。

その結果、電子の受け渡しがスムーズに進まなくなります。
この状態が続くと、もとの反応を打ち消すような力が生まれます。これが逆起電力の原因です。

──つまり、ガスの付着が反応をじゃましているのですね。

逆向きの力が生まれると電池はどうなる？

逆起電力が強くなると、何が起きるでしょうか。
もともとの起電力から、その逆向きの力が差し引かれる形になります。

逆起電力が生まれると、電池の電圧は下がり、電流も弱くなるのです。

分極とのつながり

この現象は分極とも深く関係しています。
水素がたまることで、電池の内部抵抗が増えたような状態になります。

そのため、同じ電池でもだんだん力が弱く感じられるのです。
対策としては、水素を減らす減極剤を使うなどの工夫があります。

──逆起電力は、電池の働きを弱めるサインといえるでしょう。

ここまでで「ボルタ電池で逆起電力が生じる理由」が整理できました。
ポイントは、水素ガスの付着と反応のじゃまです。

まとめると──

1. 逆起電力は、もとの電流と反対向きに働く電圧。
2. 電極に付いた水素ガスが反応をじゃまする。
3. その結果、電池の電圧や電流が弱くなる。

──以上3点が、逆起電力の仕組みです。

電池は内部の反応で動いていますが、その表面の状態も大きく影響します。電極にたまったガスが逆向きの力を生み、電池の働きを弱めてしまうのです。小さな泡が電圧を左右する──そこに電池の繊細さがあるということになるのですね。