Jeg kan åbenbart ikke sende billeder, så jeg undskylder, men du bliver nødt til at åbne dette link i et nyt vindue for at se mine forfærdelige diagrammer 🙂 Diagrammer -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Her er diagrammerne, undskyld mine manglende kunstneriske evner, haha.
Spænding er en elektrisk potentialforskel, som i bund og grund er en kraft forårsaget af elektroner, der ønsker at fordele sig jævnt i et materiale, da elektronerne frastøder hinanden. Olin Lathrop bruger den almindelige analogi mellem væske- og elektriske systemer, hvorfor han kalder det et “tryk”, fordi tryk er en form for væskekraft, men i dette eksempel er det måske lettere at forstå, hvis jeg holder det i elektriske termer.
Så batterierne forsøger at opretholde en spænding (potentialforskel) på 1,5 V over terminalerne. Så i den første del af det diagram, jeg har sammensat, bliver knudepunkt ‘V0’ mit referenceknudepunkt, som på grund af jordsymbolet betyder, at det vil være 0 V. Hvis vi ser på knudepunkt ‘V1’, ved vi, at batteriet vil forsøge at opretholde en potentialforskel på 1,5 V, og vi ved, at dets negative terminal er 0 V, så den positive terminal, eller knudepunkt ‘V1’, skal være 1,5 V. Hvis vi nu ser på det andet batteri, er den negative pol forbundet med knudepunkt ‘V1’, og hvis batteriet skal opretholde sin 1,5 V forskel mellem polerne, kan vi lægge 1,5 V (batteriet) til 1,5 V (ved knudepunkt ‘V1’) for at få spændingen ved knudepunkt ‘V2’, som viser sig at være 3 V, som det fremgår af Olin Lathrops svar.
Så hvorfor lægges spændingerne sammen? Batterier er en beholder af spænding eller elektrisk potentialforskel, og potentialet kraft skabes ved at en elektronrig side er adskilt fra en elektronunderskudsside. Elektronerne ønsker at sprede sig jævnt gennem batteriet, men kan ikke passere gennem midten, og må derfor tage den lange vej rundt for at komme til den anden side. Så med to batterier kan du se, at der faktisk er to (stort set) lige store kræfter, to sæt med 1,5 V forskel.
Nu for at komme til kernen i dit spørgsmål, hvorfor kan de to midterste dele i bund og grund ikke bare blandes sammen ved knudepunktet “V1”? Jeg vil bruge 3 forskellige tilfælde for at hjælpe med at forklare Vi skal også huske på, at positive ladninger ikke rigtig er der, så det sidste diagram er lidt mere præcist stadig, hvor der simpelthen er elektroner og en mangel på elektroner (den elektriske potentialforskel).
Fald 1: Antag, at batterierne er forbundet via knudepunktet ‘V1’, men ikke fra ‘V0’ til ‘V2’. Hvis vi forsøger at forestille os at flytte elektroner fra det venstre batteri til det højre batteri via knudepunktet ‘V1’, skubber vi faktisk elektronerne TÆTTER TÆTTERE TIL hinanden. Vi ved, at elektroner frastøder hinanden, så det kan de ikke lide at gøre. Hvis vi på magisk vis kunne gøre det, ville vi øge den elektriske potentialforskel, eller spænding, i det højre batteri og mindske den i det venstre batteri. (Men det samlede system ville bevare den samme samlede spænding, da vi ikke har gjort andet ved systemet end at flytte elektroner rundt). Så i stedet for at elektronerne tvinger sig tættere på flere elektroner, sidder de bare der og gør ingenting.
Fald 2: De ydre terminaler, knudepunkterne “V0” og “V2”, er forbundet, men de to indre er ikke forbundet. Hvis vi skubber elektroner fra ‘V0’ gennem kredsløbet til knudepunktet ‘V2’, ender vi i samme situation som i tilfælde 1, hvor vi forsøger at skubbe elektroner ind i flere elektroner! Det er derfor, at elektroner ikke ønsker at strømme, hvis der ikke er en lukket sløjfe, fordi de bare vil ende med at løbe ind i elektroner, der ikke bevæger sig et andet sted hen.
Fald 3: Begge sæt terminaler er forbundet, (hvis der er en lukket sløjfe, som elektronerne kan strømme igennem). I det øjeblik, hvor vi laver en sløjfe, som elektronerne kan bevæge sig igennem, sker der et par ting med disse kræfter på samme tid. Kan du huske de elektroner, der ønsker at strømme gennem knudepunkt “V1”, men som ikke kan, fordi der er for mange elektroner ved knudepunkt “V0”? Og husk nu de elektroner, der ønsker at strømme fra knudepunkt “V0” gennem kredsløbet til knudepunkt “V2”, men som ikke kan, fordi der er for mange elektroner ved knudepunkt “V1”? Nu får vi en situation, hvor de kan arbejde sammen for at løse hinandens problemer! Forestil dig, at vi trækker en elektron fra knudepunkt “V0” til knudepunkt “V2”, og når denne elektron kommer tæt på “V2”, flytter vi en anden elektron ved “V1” fra det venstre batteri til det elektronudtømte område i det højre batteri. Hvis vi gør det samtidig, kommer og går der en elektron fra begge steder, som tidligere var årsag til en elektronblokering! Så mens elektroner strømmer fra “V0” til “V2”, vil der samtidig strømme elektroner gennem knudepunktet “V1”. Og nu har vi to sæt elektroner, der flyder med to 1,5 V potentialeforskelle i træk, hvilket er grunden til, at vi får 3 V potentialeforskel!
Reality Check: Der er dog nogle forskelle i forhold til virkeligheden. For eksempel vil spændingen falde, når batterier bruges, efterhånden som de bliver brugt. Da elektronerne forsøger at fordele sig jævnt, vil den elektriske potentialforskel også falde. Desuden er barriererne mellem de elektronrige og elektronunderskudte områder i batteriet ikke perfekte. Alle batterier har en selvafladningshastighed, som reelt er de elektroner, der klarer sig fra den ene side af batteriet til den anden, men den er generelt så lille i forhold til den mængde elektroner, som vi faktisk kan bruge, at vi ignorerer den. Den interne modstand er også nævnt ovenfor, en anden lille afvigelse fra batteriernes teoretiske funktion. Men du kan lære om alt det, når du føler dig klar.
Jeg håber, at dette hjælper, og hvis jeg har lavet nogen fejl, så lad mig endelig vide det! 🙂