Je ne peux apparemment pas poster d’images, donc je m’excuse mais vous devrez ouvrir ce lien dans une nouvelle fenêtre pour voir mes atroces diagrammes :). Diagrammes -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT : Voici les diagrammes, désolé pour mon manque de compétences artistiques, haha.
La tension est une différence de potentiel électrique, qui est essentiellement une force causée par les électrons voulant se répartir uniformément dans un matériau puisque les électrons se repoussent. Olin Lathrop utilise l’analogie commune entre les systèmes fluides et électriques, c’est pourquoi il appelle cela une « pression », parce que la pression est un type de force fluide, mais pour cet exemple, il pourrait être plus facile de comprendre si je reste en termes électriques.
Donc les batteries essaient de maintenir une tension (différence de potentiel) de 1,5 V entre les bornes. Donc, dans la première partie du diagramme que j’ai jeté ensemble, le nœud ‘V0’ va être mon nœud de référence qui, en raison du symbole de masse, signifie qu’il sera de 0 V. Donc, en regardant le nœud ‘V1’, nous savons que la batterie va essayer de maintenir une différence de potentiel de 1,5 V, et nous savons que sa borne négative est de 0 V, donc la borne positive, ou le nœud ‘V1’, doit être de 1,5 V. Maintenant, en regardant la deuxième batterie, la borne négative est connectée au nœud ‘V1’, et si la batterie doit maintenir sa différence de 1,5 V entre les bornes, nous pouvons ajouter 1,5 V (batterie) au 1,5 V (au nœud ‘V1’) pour obtenir la tension au nœud ‘V2’, qui s’avère être 3 V, comme indiqué dans la réponse d’Olin Lathrop.
Alors pourquoi les tensions s’additionnent-elles ? Les batteries sont un récipient de tension ou de différence de potentiel électrique, et la force potentielle est créée par un côté riche en électrons séparé d’un côté déficitaire en électrons. Les électrons veulent se disperser uniformément dans la batterie, mais ne peuvent pas passer par le milieu et doivent donc prendre le chemin le plus long pour atteindre l’autre côté. Donc avec deux batteries, vous pouvez voir qu’il y a en fait deux forces (fondamentalement) égales, deux ensembles de 1,5 V de différence.
Maintenant pour en venir au cœur de votre question, en gros pourquoi les deux parties du milieu ne peuvent-elles pas simplement s’entremêler au nœud ‘V1’ ? Je vais utiliser 3 cas différents pour aider à expliquer Nous devons également garder à l’esprit que les charges positives ne sont pas vraiment là, donc le dernier diagramme est un peu plus précis encore, où il y a simplement des électrons et un manque d’électrons (la différence de potentiel électrique).
Cas 1 : supposons que les batteries soient connectées via le nœud ‘V1’, mais pas de ‘V0’ à ‘V2’. Si nous essayons d’imaginer le déplacement des électrons de la batterie de gauche vers la batterie de droite via le nœud ‘V1’, nous poussons en fait les électrons plus près les uns des autres. Nous savons que les électrons se repoussent mutuellement et qu’ils n’aiment pas faire cela. Si nous le pouvions par magie, nous augmenterions la différence de potentiel électrique, ou tension, dans la batterie de droite et la diminuerions dans celle de gauche. (Mais l’ensemble du système conserverait la même tension totale, puisque nous n’avons rien fait au système à part déplacer les électrons). Donc, au lieu que les électrons forcent leur chemin vers plus d’électrons, ils restent assis là et ne font rien.
Cas 2 : Les bornes extérieures, les nœuds ‘V0’ et ‘V2’, sont connectées mais les deux intérieures ne le sont pas. Si nous poussons des électrons de ‘V0’ à travers le circuit jusqu’au nœud ‘V2’, nous nous retrouvons dans la même situation que le cas 1, en essayant de pousser des électrons dans d’autres électrons ! C’est pourquoi les électrons ne veulent pas circuler s’il n’y a pas de boucle fermée, parce qu’ils vont juste finir par rencontrer des électrons qui ne se déplacent pas ailleurs.
Cas 3 : Les deux ensembles de bornes sont connectés, (s’il y a une boucle fermée pour que les électrons circulent). A l’instant où nous faisons une boucle pour que les électrons puissent circuler, quelques choses se passent avec ces forces simultanément. Vous vous souvenez de ces électrons qui veulent passer par le nœud » V1 » mais qui ne peuvent pas le faire parce qu’il y a trop d’électrons au nœud » V0 » ? Et maintenant, rappelez-vous les électrons qui veulent passer du nœud » V0 » au nœud » V2 » en passant par le circuit, mais qui ne le peuvent pas parce qu’il y a trop d’électrons au nœud » V1 » ? Eh bien, nous avons une situation où ils peuvent travailler ensemble pour résoudre leurs problèmes respectifs ! Imaginez que nous tirions un électron du noeud ‘V0’ vers le noeud ‘V2’ et que, lorsque cet électron se rapproche de ‘V2’, nous déplacions un autre électron à ‘V1’ de la batterie de gauche vers la zone épuisée en électrons de la batterie de droite. Si nous les faisons simultanément, il y a un électron qui va et vient des deux endroits qui causaient auparavant un blocage d’électrons ! Ainsi, lorsque les électrons circulent de » V0 » à » V2 « , des électrons circulent simultanément dans le nœud » V1 « . Et maintenant, nous avons deux ensembles d’électrons qui circulent avec deux différences de potentiel de 1,5 V à la suite, c’est pourquoi nous obtenons la différence de potentiel de 3 V !
Vérification de la réalité : Il y a tout de même quelques différences avec la réalité. Par exemple, lorsque les piles sont utilisées, leur tension diminue. Comme les électrons essaient de se répartir uniformément, la différence de potentiel électrique diminuera également. De plus, les barrières entre les zones riches en électrons et déficitaires en électrons de la batterie ne sont pas parfaites. Toutes les batteries ont un taux d’autodécharge, qui correspond en fait aux électrons qui passent d’un côté à l’autre de la batterie, mais il est généralement si faible par rapport à la quantité d’électrons que nous pouvons réellement utiliser, que nous l’ignorons. La résistance interne est également mentionnée ci-dessus, une autre légère déviation du fonctionnement théorique des piles. Mais vous pouvez apprendre tout cela quand vous vous sentez prêt.
J’espère que cela vous aidera, et si j’ai fait des erreurs, faites-le moi savoir ! 🙂