A quanto pare non posso postare immagini, quindi mi scuso ma dovrete aprire questo link in una nuova finestra per vedere i miei diagrammi atroci 🙂 Diagrammi -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Ecco i diagrammi, scusate la mia mancanza di abilità artistiche, haha.
La tensione è una differenza di potenziale elettrico, che è essenzialmente una forza causata dagli elettroni che vogliono distribuirsi uniformemente in un materiale poiché gli elettroni si respingono a vicenda. Olin Lathrop sta usando la comune analogia tra sistemi fluidi ed elettrici, ed è per questo che la chiama “pressione”, perché la pressione è un tipo di forza fluida, ma per questo esempio potrebbe essere più facile da capire se lo tengo in termini elettrici.
Quindi le batterie cercano di mantenere una tensione (differenza di potenziale) di 1,5 V attraverso i terminali. Così nella prima parte del diagramma che ho messo insieme, il nodo ‘V0’ sarà il mio nodo di riferimento che, a causa del simbolo di terra, significa che sarà 0 V. Quindi guardando il nodo ‘V1’ sappiamo che la batteria cercherà di mantenere una differenza di potenziale di 1,5 V, e sappiamo che il suo terminale negativo è 0 V, quindi il terminale positivo, o nodo ‘V1’, deve essere 1,5 V. Ora, guardando la seconda batteria, il terminale negativo è collegato al nodo ‘V1’, e se la batteria deve mantenere la sua differenza di 1,5 V tra i terminali, possiamo aggiungere 1,5 V (batteria) all’1,5 V (al nodo ‘V1’) per ottenere la tensione al nodo ‘V2’, che risulta essere 3 V, come indicato nella risposta di Olin Lathrop.
Perché le tensioni si sommano? Le batterie sono un contenitore di tensione o differenza di potenziale elettrico, e la forza potenziale è creata da un lato ricco di elettroni separato da un lato deficitario di elettroni. Gli elettroni vogliono disperdersi uniformemente attraverso la batteria, ma non possono passare attraverso il centro, e quindi devono fare il giro lungo per arrivare all’altro lato. Quindi, con due batterie, si può vedere che ci sono in realtà due forze (fondamentalmente) uguali, due serie di 1,5 V di differenza.
Ora per arrivare al cuore della tua domanda, in pratica perché le due parti centrali non possono semplicemente intersecarsi al nodo ‘V1′? Userò 3 casi diversi per aiutare a spiegare Dobbiamo anche tenere a mente che le cariche positive non sono realmente presenti, quindi l’ultimo diagramma è ancora un po’ più preciso, dove ci sono semplicemente elettroni e una mancanza di elettroni (la differenza di potenziale elettrico).
Caso 1: Supponiamo che le batterie siano collegate attraverso il nodo ‘V1’, ma non da ‘V0’ a ‘V2’. Se proviamo a immaginare di spostare elettroni dalla batteria di sinistra a quella di destra attraverso il nodo ‘V1’, in realtà stiamo spingendo gli elettroni PIÙ VICINI tra loro. Sappiamo che gli elettroni si respingono a vicenda, quindi non gli piace farlo. Se potessimo magicamente, però, aumenteremmo la differenza di potenziale elettrico, o tensione, nella batteria di destra e la diminuiremmo in quella di sinistra. (Ma il sistema totale manterrebbe la stessa tensione totale, dato che non abbiamo fatto nulla al sistema tranne spostare gli elettroni). Quindi, invece di forzare gli elettroni ad avvicinarsi ad altri elettroni, se ne stanno lì e non fanno nulla.
Caso 2: I terminali esterni, i nodi ‘V0’ e ‘V2’, sono collegati ma i due interni non sono collegati. Se spingiamo gli elettroni da ‘V0’ attraverso il circuito al nodo ‘V2’, finiamo nella stessa situazione del caso 1, cercando di spingere gli elettroni in altri elettroni! Questo è il motivo per cui gli elettroni non vogliono fluire se non c’è un anello chiuso, perché finiranno semplicemente per imbattersi in elettroni che non si stanno muovendo da qualche altra parte.
Caso 3: Entrambe le serie di terminali sono collegate, (se c’è un anello chiuso attraverso cui far fluire gli elettroni). Nell’istante in cui creiamo un anello attraverso il quale gli elettroni possono viaggiare, alcune cose stanno accadendo simultaneamente con queste forze. Ricordate gli elettroni che vogliono fluire attraverso il nodo ‘V1’ ma non possono perché ci sono troppi elettroni nel nodo ‘V0’? E ora, ricordate gli elettroni che vogliono fluire dal nodo ‘V0’ attraverso il circuito al nodo ‘V2’ ma non possono perché ci sono troppi elettroni al nodo ‘V1’? Bene, abbiamo una situazione in cui possono lavorare insieme per risolvere i problemi dell’altro! Immaginiamo di tirare un elettrone dal nodo ‘V0’, al nodo ‘V2’, e mentre quell’elettrone si avvicina a ‘V2’, spostiamo un altro elettrone a ‘V1’ dalla batteria sinistra all’area esaurita di elettroni nella batteria destra. Se li facciamo simultaneamente, c’è un elettrone che va e viene da entrambi i posti che prima causavano un blocco stradale di elettroni! Così, mentre gli elettroni fluiscono da ‘V0’ a ‘V2’, ci saranno contemporaneamente elettroni che fluiscono attraverso il nodo ‘V1’. E ora abbiamo due serie di elettroni che scorrono con due differenze di potenziale di 1,5 V in fila, che è il motivo per cui otteniamo la differenza di potenziale di 3 V!
Controllo della realtà: Ci sono però alcune differenze con la realtà. Per esempio, man mano che le batterie vengono usate, la loro tensione diminuisce. Poiché gli elettroni stanno cercando di distribuirsi uniformemente, anche la differenza di potenziale elettrico diminuirà. Inoltre, le barriere tra la zona ricca di elettroni e quella deficitaria della batteria non sono perfette. Tutte le batterie hanno un tasso di autoscarica, che è effettivamente gli elettroni che lo rendono da un lato della batteria all’altro, è solo generalmente così piccolo in confronto alla quantità di elettroni che possiamo effettivamente utilizzare, che lo ignoriamo. Anche la resistenza interna è menzionata sopra, un’altra leggera deviazione dal funzionamento teorico delle batterie. Ma puoi imparare tutte queste cose man mano che ti senti pronto.
Spero che questo aiuti, e se ho fatto qualche errore, fammelo sapere! 🙂