Láthatóan nem tudok képeket küldeni, ezért elnézést kérek, de ezt a linket új ablakban kell megnyitnod, hogy lásd a szörnyű ábráimat 🙂 Diagramok -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Itt vannak a diagramok, bocsánat a művészi képességeim hiányáért, haha.
A feszültség egy elektromos potenciálkülönbség, ami lényegében egy olyan erő, amit az elektronok akarnak egyenletesen elosztani egy anyagban, mivel az elektronok taszítják egymást. Olin Lathrop a folyadék és az elektromos rendszerek közötti gyakori analógiát használja, ezért nevezi “nyomásnak”, mert a nyomás egyfajta folyadékerő, de ennél a példánál talán könnyebben érthető, ha elektromos fogalmakban maradok.
Az akkumulátorok tehát 1,5 V-os feszültséget (potenciálkülönbséget) próbálnak fenntartani a pólusokon. Tehát a diagram első részében, amit összedobtam, a “V0” csomópont lesz a referencia csomópontom, ami a föld szimbólum miatt azt jelenti, hogy 0 V. Tehát a “V1” csomópontot nézve tudjuk, hogy az akkumulátor megpróbálja fenntartani az 1,5 V potenciálkülönbséget, és tudjuk, hogy a negatív terminálja 0 V, így a pozitív terminálnak, vagy a “V1” csomópontnak 1,5 V-nak kell lennie. Most, ha megnézzük a második akkumulátort, a negatív pólus a ‘V1’ csomóponthoz csatlakozik, és ha az akkumulátornak fenn kell tartania a pólusok közötti 1,5 V-os különbséget, akkor az 1,5 V-hoz (a ‘V1’ csomópontban) hozzáadhatunk 1,5 V-ot (akkumulátor), hogy megkapjuk a ‘V2’ csomópontban lévő feszültséget, amelyről kiderül, hogy 3 V, ahogy Olin Lathrop válaszában szerepel.
Azért adódnak össze a feszültségek? Az akkumulátorok a feszültség vagy az elektromos potenciálkülönbség tartályai, és a potenciális erőt az elektronban gazdag és az elektronhiányos oldaltól elválasztott oldal hozza létre. Az elektronok egyenletesen akarnak szétszóródni az akkumulátorban, de a közepén nem tudnak átmenni, ezért a hosszú utat kell bejárniuk, hogy a másik oldalra jussanak. Tehát két akkumulátor esetén láthatjuk, hogy valójában két (alapvetően) egyenlő erő, két 1,5 V különbségű készlet van.
Most, hogy rátérjek a kérdésed lényegére, alapvetően miért nem tud a középső két rész egyszerűen összeolvadni a ‘V1’ csomópontban? 3 különböző esetet fogok használni a magyarázathoz Szintén szem előtt kell tartanunk, hogy pozitív töltések valójában nincsenek, így az utolsó ábra még mindig egy kicsit pontosabb, ahol egyszerűen elektronok és elektronhiány (az elektromos potenciálkülönbség) van.
1. eset: Tegyük fel, hogy az akkumulátorok a ‘V1’ csomóponton keresztül vannak összekötve, de nem a ‘V0’-tól a ‘V2’-ig. Ha megpróbáljuk elképzelni, hogy a ‘V1’ csomóponton keresztül elektronokat mozgatunk a bal oldali akkumulátorról a jobb oldali akkumulátorba, akkor valójában az elektronokat KÖZELEBBRE toljuk. Tudjuk, hogy az elektronok taszítják egymást, ezért nem szeretik ezt tenni. Ha azonban varázslatos módon megtehetnénk, akkor növelnénk az elektromos potenciálkülönbséget, vagyis a feszültséget a jobb oldali akkumulátorban, és csökkentenénk a bal oldaliban. (De a teljes rendszerben megmaradna ugyanaz a teljes feszültség, mivel az elektronok mozgatásán kívül semmit sem csináltunk a rendszerrel). Tehát ahelyett, hogy az elektronok közelebb kényszerítenék magukat több elektronhoz, csak ülnek ott, és nem csinálnak semmit.
2. eset: A külső kapcsok, a ‘V0’ és ‘V2’ csomópontok összekapcsolódnak, de a belső kettő nincs összekapcsolva. Ha a ‘V0’-ból elektronokat tolunk az áramkörön keresztül a ‘V2’ csomópontba, akkor ugyanabba a helyzetbe kerülünk, mint az 1. esetben: megpróbáljuk az elektronokat több elektronba tolni! Ezért nem akarnak áramlani az elektronok, ha nincs zárt hurok, mert a végén csak beleütköznek olyan elektronokba, amelyek máshol nem mozognak.
3. eset: Mindkét végződéskészlet csatlakozik, (ha van egy zárt hurok, amelyen keresztül az elektronok áramlanak). Abban a pillanatban, amikor létrehozunk egy hurkot, amelyen az elektronok áthaladhatnak, néhány dolog történik egyszerre ezekkel az erőkkel. Emlékszel azokra az elektronokra, amelyek át akarnak áramlani a “V1” csomóponton, de nem tudnak, mert túl sok elektron van a “V0” csomóponton? És most emlékezzünk azokra az elektronokra, amelyek a ‘V0’ csomópontból az áramkörön keresztül a ‘V2’ csomópontba akarnak áramlani, de nem tudnak, mert túl sok elektron van a ‘V1’ csomópontban? Nos, olyan helyzetet kapunk, ahol együtt tudnak működni, hogy megoldják egymás problémáit! Képzeljük el, hogy egy elektront húzunk a ‘V0’ csomópontból a ‘V2’ csomópontba, és ahogy ez az elektron közel kerül a ‘V2’ csomóponthoz, egy másik elektront mozgatunk a ‘V1’ csomópontban a bal oldali akkumulátorból a jobb oldali akkumulátor elektronhiányos területére. Ha ezeket egyszerre végezzük, akkor mindkét helyről jön és megy egy-egy elektron, ami korábban elektrontorlódást okozott! Tehát ahogy elektronok áramlanak a ‘V0’ csomópontból a ‘V2’ csomópontba, egyidejűleg elektronok áramlanak át a ‘V1’ csomóponton. És most két csoport elektron áramlik, két 1,5 V-os potenciálkülönbséggel egymás után, ezért kapjuk a 3 V-os potenciálkülönbséget!
Valóságellenőrzés: Van azonban néhány eltérés a valóságtól. Például, ahogy az akkumulátorokat használjuk, úgy csökken a feszültségük. Mivel az elektronok igyekeznek egyenletesen eloszlani, az elektromos potenciálkülönbség is csökkenni fog. Továbbá az akkumulátor elektronban gazdag és elektronhiányos területei közötti korlátok sem tökéletesek. Minden akkumulátornak van egy önkisülési rátája, ami gyakorlatilag azt jelenti, hogy az elektronok az akkumulátor egyik oldaláról a másikra jutnak, csak ez általában olyan kicsi az általunk ténylegesen felhasználható elektronok mennyiségéhez képest, hogy figyelmen kívül hagyjuk. A belső ellenállás is említésre került fentebb, egy másik kis eltérés az akkumulátorok elméleti működésétől. De mindezekkel a dolgokkal akkor ismerkedhetsz meg, amikor készen érzed magad.
Remélem, ez segít, és ha hibáztam, kérlek, jelezd! 🙂