Por lo visto no puedo publicar imágenes, así que pido disculpas pero tendréis que abrir este enlace en una nueva ventana para ver mis atroces diagramas 🙂 Diagramas -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Aquí están los diagramas, lo siento por mi falta de habilidades artísticas, jaja.
El voltaje es una diferencia de potencial eléctrico, que es esencialmente una fuerza causada por los electrones que quieren distribuir uniformemente en un material ya que los electrones se repelen. Olin Lathrop está utilizando la analogía común entre los sistemas de fluidos y eléctricos, por lo que lo llama una «presión», porque la presión es un tipo de fuerza de fluido, pero para este ejemplo podría ser más fácil de entender si lo mantengo en términos eléctricos.
Así que las baterías tratan de mantener un voltaje (diferencia de potencial) de 1,5 V a través de los terminales. Así que en la primera parte del diagrama que tiré juntos, el nodo ‘V0’ va a ser mi nodo de referencia que debido al símbolo de tierra significa que será 0 V. Así que mirando el nodo ‘V1’ sabemos que la batería tratará de mantener una diferencia de potencial de 1,5 V, y sabemos que su terminal negativo es 0 V, por lo que el terminal positivo, o nodo ‘V1’, debe ser 1,5 V. Ahora, mirando la segunda batería, el terminal negativo está conectado al nodo ‘V1’, y si la batería debe mantener su diferencia de 1,5 V entre los terminales, podemos añadir 1,5 V (batería) a los 1,5 V (en el nodo ‘V1’) para obtener la tensión en el nodo ‘V2’, que resulta ser de 3 V, como se indica en la respuesta de Olin Lathrop.
Entonces, ¿por qué se suman las tensiones? Las baterías son un contenedor de voltaje o diferencia de potencial eléctrico, y la fuerza potencial es creada por un lado rico en electrones separado de un lado deficitario en electrones. Los electrones quieren dispersarse uniformemente a través de la batería, pero no pueden pasar por el medio, y por lo tanto deben tomar el camino más largo para llegar al otro lado. Así que con dos baterías, se puede ver que en realidad hay dos fuerzas (básicamente) iguales, dos conjuntos de 1,5 V de diferencia.
Ahora para llegar al corazón de su pregunta, básicamente por qué no pueden las dos partes del medio simplemente entremezclar en el nodo ‘V1’? Usaré 3 casos diferentes para ayudar a explicar También tenemos que tener en cuenta que las cargas positivas no están realmente allí, por lo que el último diagrama es un poco más preciso todavía, donde hay simplemente electrones y una falta de electrones (la diferencia de potencial eléctrico).
Caso 1: Supongamos que las baterías están conectadas a través del nodo ‘V1’, pero no de ‘V0’ a ‘V2’. Si tratamos de imaginarnos moviendo electrones de la pila izquierda a la pila derecha a través del nodo ‘V1’, en realidad estamos empujando los electrones MÁS CERCA. Sabemos que los electrones se repelen entre sí, por lo que no les gusta hacer eso. Sin embargo, si pudiéramos mágicamente, estaríamos aumentando la diferencia de potencial eléctrico, o el voltaje, en la batería derecha y disminuyéndolo en la izquierda. (Pero el sistema total mantendría el mismo voltaje total, ya que no hicimos nada al sistema excepto mover los electrones). Así que en lugar de que los electrones se acerquen por la fuerza a más electrones, se quedan ahí sin hacer nada.
Caso 2: Los terminales exteriores, los nodos ‘V0’ y ‘V2’, están conectados pero los dos interiores no están conectados. Si empujamos electrones desde ‘V0’ a través del circuito hasta el nodo ‘V2’, terminamos en la misma situación que el caso 1, ¡tratando de empujar electrones hacia más electrones! Esta es la razón por la que los electrones no quieren fluir si no hay un bucle cerrado, porque simplemente acabarán chocando con electrones que no se están moviendo en otro lugar.
Caso 3: Ambos conjuntos de terminales están conectados, (si hay un bucle cerrado para que los electrones fluyan). En el instante en que hacemos un bucle para que los electrones viajen a través de él, unas cuantas cosas están sucediendo con estas fuerzas simultáneamente. ¿Recuerdas esos electrones que quieren fluir a través del nodo ‘V1’ pero no pueden porque hay demasiados electrones en el nodo ‘V0’? Y ahora, ¿recuerdas los electrones que quieren fluir desde el nodo ‘V0’ a través del circuito hasta el nodo ‘V2’ pero no pueden porque hay demasiados electrones en el nodo ‘V1’? Pues bien, tenemos una situación en la que pueden trabajar juntos para resolver los problemas de los demás. Imagina que sacamos un electrón del nodo ‘V0’, al nodo ‘V2’, y cuando ese electrón se acerca a ‘V2’, movemos otro electrón en ‘V1’ desde la pila izquierda a la zona de electrones agotados en la pila derecha. Si los hacemos simultáneamente, ¡hay un electrón entrando y saliendo de ambos lugares que antes estaban causando un bloqueo de electrones! Así que mientras los electrones fluyen de ‘V0’ a ‘V2’ habrá simultáneamente electrones fluyendo a través del nodo ‘V1’. Y ahora tenemos dos conjuntos de electrones que fluyen con dos diferencias de potencial de 1,5 V en una fila, por lo que tenemos la diferencia de potencial de 3 V!
Comprobación de la realidad: Sin embargo, hay algunas diferencias con la realidad. Por ejemplo, a medida que se usan las pilas, su voltaje disminuye. Como los electrones intentan distribuirse uniformemente, la diferencia de potencial eléctrico también disminuirá. Además, las barreras entre las zonas de riqueza y déficit de electrones de la pila no son perfectas. Todas las baterías tienen una tasa de autodescarga, que consiste en que los electrones pasan de un lado a otro de la batería, pero generalmente es tan pequeña en comparación con la cantidad de electrones que podemos utilizar, que la ignoramos. También se menciona la resistencia interna, otra ligera desviación del funcionamiento teórico de las pilas. ¡Pero puedes aprender sobre todas esas cosas cuando te sientas preparado.
Espero que esto ayude, y si he cometido algún error, por favor, házmelo saber! 🙂