Najwyraźniej nie mogę zamieszczać obrazów, więc przepraszam, ale będziesz musiał otworzyć ten link w nowym oknie, aby zobaczyć moje okropne diagramy 🙂 Diagramy -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Oto diagramy, przepraszam za mój brak umiejętności artystycznych, haha.
Napięcie jest elektryczną różnicą potencjałów, która jest zasadniczo siłą spowodowaną przez elektrony chcące równomiernie rozłożyć się w materiale, ponieważ elektrony odpychają się nawzajem. Olin Lathrop używa wspólnej analogii pomiędzy płynami i systemami elektrycznymi, dlatego nazywa to „ciśnieniem”, ponieważ ciśnienie jest rodzajem siły płynów, ale dla tego przykładu może być łatwiejsze do zrozumienia, jeśli utrzymam to w kategoriach elektrycznych.
Więc baterie starają się utrzymać napięcie (różnicę potencjałów) 1,5 V na zaciskach. Tak więc w pierwszej części schematu, który połączyłem, węzeł 'V0′ będzie moim węzłem odniesienia, co ze względu na symbol masy oznacza, że będzie to 0 V. Patrząc na węzeł 'V1′ wiemy, że bateria będzie starała się utrzymać różnicę potencjałów 1,5 V i wiemy, że jej ujemny zacisk ma wartość 0 V, więc dodatni zacisk, czyli węzeł 'V1′, musi mieć wartość 1,5 V. Teraz, patrząc na drugą baterię, ujemny zacisk jest podłączony do węzła 'V1′, i jeśli bateria ma utrzymać swoją różnicę potencjałów 1,5 V na zaciskach, możemy dodać 1,5 V (bateria) do 1,5 V (w węźle 'V1′), aby uzyskać napięcie w węźle 'V2′, które okazuje się być 3 V, jak stwierdzono w odpowiedzi Olina Lathropa.
Więc dlaczego napięcia się dodają? Baterie są pojemnikiem napięcia lub elektrycznej różnicy potencjałów, a siła potencjału jest tworzona przez stronę bogatą w elektrony oddzieloną od strony z deficytem elektronów. Elektrony chcą się równomiernie rozproszyć w baterii, ale nie mogą przejść przez środek, a więc muszą pokonać długą drogę, aby dostać się na drugą stronę. Tak więc w przypadku dwóch baterii można zauważyć, że w rzeczywistości istnieją dwie (w zasadzie) równe siły, dwa zestawy o różnicy 1,5 V.
Teraz, aby przejść do sedna twojego pytania, w zasadzie dlaczego środkowe dwie części nie mogą po prostu przenikać się w węźle 'V1′? Użyję 3 różnych przypadków, aby pomóc wyjaśnić Musimy również pamiętać, że ładunki dodatnie nie są naprawdę tam, więc ostatni diagram jest trochę bardziej dokładne jeszcze, gdzie są po prostu elektrony i brak elektronów (różnica potencjałów elektrycznych).
Przypadek 1: Załóżmy, że baterie są połączone przez węzeł 'V1′, ale nie od 'V0′ do 'V2′. Jeśli spróbujemy wyobrazić sobie przemieszczanie elektronów z lewej baterii do prawej poprzez węzeł 'V1′, to w rzeczywistości popychamy elektrony bliżej siebie. Wiemy, że elektrony odpychają się od siebie, więc nie lubią tego robić. Gdybyśmy jednak w magiczny sposób mogli to zrobić, zwiększylibyśmy różnicę potencjałów elektrycznych, czyli napięcie, w prawej baterii i zmniejszylibyśmy je w lewej. (Ale cały system zachowałby to samo całkowite napięcie, ponieważ nie zrobiliśmy nic z systemem oprócz przemieszczania elektronów). Więc zamiast elektronów wymuszających zbliżenie się do większej ilości elektronów, one po prostu siedzą tam i nic nie robią.
Przypadek 2: Zewnętrzne zaciski, węzły 'V0′ i 'V2′, są połączone, ale dwa wewnętrzne nie są połączone. Jeśli przepchniemy elektrony z 'V0′ przez obwód do węzła 'V2′, znajdziemy się w takiej samej sytuacji jak w przypadku 1, próbując wepchnąć elektrony w więcej elektronów! To dlatego elektrony nie chcą płynąć, jeśli nie ma zamkniętej pętli, ponieważ po prostu skończą wpadając na elektrony, które nie poruszają się gdzieś indziej.
Przypadek 3: Oba zestawy zacisków są połączone, (jeśli jest zamknięta pętla, przez którą elektrony mogą przepływać). W momencie, gdy tworzymy pętlę, przez którą elektrony mogą przepływać, kilka rzeczy dzieje się z tymi siłami jednocześnie. Pamiętasz te elektrony, które chcą przepłynąć przez węzeł 'V1′, ale nie mogą, ponieważ w węźle 'V0′ jest zbyt wiele elektronów? A teraz, pamiętasz elektrony, które chcą przepłynąć z węzła 'V0′ przez obwód do węzła 'V2′, ale nie mogą, bo jest za dużo elektronów w węźle 'V1′? Cóż, mamy sytuację, w której mogą one współpracować, aby rozwiązywać nawzajem swoje problemy! Wyobraźmy sobie, że ciągniemy elektron z węzła 'V0′ do węzła 'V2′, a kiedy ten elektron zbliża się do węzła 'V2′, przenosimy kolejny elektron w węźle 'V1′ z lewej baterii do obszaru wyczerpania elektronów w prawej baterii. Jeśli zrobimy to jednocześnie, to z obu miejsc, które wcześniej powodowały blokadę elektronową, będzie przychodził i odchodził elektron! Tak więc, gdy elektrony przepływają z 'V0′ do 'V2′, jednocześnie elektrony będą przepływać przez węzeł 'V1′. I teraz mamy dwa zestawy elektronów płynących z dwoma 1,5 V różnicami potencjałów pod rząd, dlatego otrzymujemy 3 V różnicę potencjałów!
Sprawdzenie rzeczywistości: Istnieją jednak pewne różnice z rzeczywistością. Na przykład, gdy baterie są używane, ich napięcie spada. Ponieważ elektrony starają się równomiernie rozłożyć, różnica potencjałów elektrycznych również się zmniejszy. Ponadto, bariery pomiędzy bogatymi w elektrony i deficytowymi obszarami baterii nie są idealne. Wszystkie baterie mają współczynnik samorozładowania, który jest efektywnie elektronów czyniąc go z jednej strony baterii do drugiej, to jest po prostu ogólnie tak małe w porównaniu do ilości elektronów, które możemy faktycznie wykorzystać, że ignorujemy go. Opór wewnętrzny jest również wspomniany powyżej, kolejne drobne odstępstwo od teoretycznego działania baterii. Ale możesz dowiedzieć się o tym wszystkim, gdy poczujesz się gotowy.
Mam nadzieję, że to pomoże, a jeśli popełniłem jakieś błędy, proszę daj mi znać! 🙂