Zřejmě neumím vkládat obrázky, tak se omlouvám, ale budete muset otevřít tento odkaz v novém okně, abyste viděli mé příšerné diagramy 🙂 Schémata -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Tady jsou schémata, omlouvám se za své nedostatečné umělecké schopnosti, haha.
Napětí je rozdíl elektrických potenciálů, což je v podstatě síla způsobená tím, že elektrony se chtějí v materiálu rovnoměrně rozložit, protože se elektrony navzájem odpuzují. Olin Lathrop používá běžnou analogii mezi kapalinou a elektrickými systémy, proto ji nazývá „tlakem“, protože tlak je typem síly v kapalině, ale pro tento příklad bude možná srozumitelnější, když se budu držet elektrických pojmů.
Takže baterie se snaží udržet napětí (rozdíl potenciálů) 1,5 V na svorkách. Takže v první části schématu, které jsem hodil dohromady, bude uzel ‚V0‘ mým referenčním uzlem, což vzhledem k symbolu země znamená, že v něm bude 0 V. Takže při pohledu na uzel ‚V1‘ víme, že baterie se bude snažit udržet rozdíl potenciálů 1,5 V, a víme, že její záporný pól je 0 V, takže kladný pól, neboli uzel ‚V1‘, musí mít 1,5 V. Když se nyní podíváme na druhou baterii, její záporný pól je připojen k uzlu ‚V1‘, a pokud má baterie udržovat svůj rozdíl potenciálů na svorkách 1,5 V, můžeme k 1,5 V (v uzlu ‚V1‘) přičíst 1,5 V (baterie) a získat napětí v uzlu ‚V2‘, které se ukáže být 3 V, jak je uvedeno v odpovědi Olina Lathropa.
Proč se tedy napětí sčítají? Baterie jsou nádobou s napětím neboli rozdílem elektrických potenciálů a potenciální síla je vytvářena stranou bohatou na elektrony oddělenou od strany s deficitem elektronů. Elektrony se chtějí rovnoměrně rozptýlit po celé baterii, ale nemohou projít středem, a proto musí zvolit delší cestu, aby se dostaly na druhou stranu. U dvou baterií je tedy vidět, že ve skutečnosti existují dvě (v podstatě) stejné síly, dvě sady s rozdílem 1,5 V.
A teď k jádru vaší otázky: Proč se v podstatě nemohou prostřední dvě části jednoduše prolnout v uzlu „V1“? Pro vysvětlení použiji 3 různé případy Musíme mít také na paměti, že kladné náboje ve skutečnosti nejsou, takže poslední diagram je ještě o něco přesnější, kde jsou prostě elektrony a nedostatek elektronů (rozdíl elektrických potenciálů).
Případ 1: Předpokládejme, že baterie jsou připojeny přes uzel „V1“, ale ne z „V0“ do „V2“. Pokud si zkusíme představit přesun elektronů z levé baterie do pravé baterie přes uzel ‚V1‘, ve skutečnosti tlačíme elektrony Blíže k sobě. Víme, že elektrony se navzájem odpuzují, takže to nedělají rády. Kdybychom to však zázračně dokázali, zvyšovali bychom rozdíl elektrických potenciálů neboli napětí v pravé baterii a snižovali ho v levé. (Ale celkový systém by si zachoval stejné celkové napětí, protože jsme se systémem neudělali nic jiného než přesun elektronů.) Takže místo toho, aby si elektrony vynutily přiblížení k dalším elektronům, jen tam sedí a nic nedělají.
Případ 2: Vnější svorky, uzly ‚V0‘ a ‚V2‘, jsou spojeny, ale vnitřní dvě spojeny nejsou. Pokud protlačíme elektrony z ‚V0‘ obvodem do uzlu ‚V2‘, dostaneme se do stejné situace jako v případě 1, snažíme se protlačit elektrony do dalších elektronů! Proto elektrony nechtějí proudit, pokud není uzavřená smyčka, protože nakonec jen narazí na elektrony, které se nepohybují někde jinde.
Případ 3: Obě sady svorek jsou spojeny, (pokud je uzavřená smyčka, kterou elektrony proudí). V okamžiku, kdy vytvoříme smyčku, kterou mají elektrony procházet, se s těmito silami děje několik věcí současně. Pamatujete si na ty elektrony, které chtějí protéct uzlem „V1“, ale nemohou, protože v uzlu „V0“ je příliš mnoho elektronů? A nyní si vzpomeňte na elektrony, které chtějí proudit z uzlu „V0“ přes obvod do uzlu „V2“, ale nemohou, protože v uzlu „V1“ je příliš mnoho elektronů? Nuže, dostáváme se do situace, kdy mohou spolupracovat na řešení vzájemných problémů! Představte si, že vytáhneme elektron z uzlu ‚V0‘ do uzlu ‚V2‘, a jakmile se tento elektron přiblíží k uzlu ‚V2‘, přesuneme další elektron v uzlu ‚V1‘ z levé baterie do oblasti vyčerpané elektrony v pravé baterii. Pokud je provedeme současně, z obou míst, která předtím způsobovala elektronovou blokádu, bude přicházet a odcházet elektron! Takže jak elektrony proudí z ‚V0‘ do ‚V2‘, budou současně proudit elektrony přes uzel ‚V1‘. A nyní máme dvě sady elektronů, které proudí se dvěma rozdíly potenciálů 1,5 V za sebou, což je důvod, proč dostáváme rozdíl potenciálů 3 V!
Ověření reality: Je zde však několik rozdílů oproti realitě. Například při používání baterií se jejich napětí snižuje. Protože se elektrony snaží rovnoměrně rozdělit, bude se snižovat i rozdíl elektrických potenciálů. Také bariéry mezi oblastmi baterie bohatými na elektrony a oblastmi s nedostatkem elektronů nejsou dokonalé. Všechny baterie mají rychlost samovybíjení, což je efektivně elektronů, které se dostanou z jedné strany baterie na druhou, jen je obecně tak malá v porovnání s množstvím elektronů, které můžeme skutečně využít, že ji ignorujeme. Vnitřní odpor je také zmíněn výše, což je další drobná odchylka od teoretického fungování baterií. Ale o všech těchto věcech se můžete dozvědět, až se budete cítit připraveni.
Doufám, že vám to pomohlo, a pokud jsem se dopustil nějaké chyby, dejte mi prosím vědět! 🙂