Pelos vistos não posso publicar imagens, por isso peço desculpa mas terá de abrir este link numa nova janela para ver os meus diagramas atrozes 🙂 Diagramas -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Aqui estão os diagramas, desculpem a minha falta de habilidade artística, haha.
Tensão é uma diferença de potencial elétrico, que é essencialmente uma força causada por elétrons querendo distribuir uniformemente em um material, uma vez que os elétrons se repelem uns aos outros. Olin Lathrop está usando a analogia comum entre sistemas fluidos e elétricos, por isso ele o chama de “pressão”, porque pressão é um tipo de força fluida, mas para este exemplo pode ser mais fácil de entender se eu o mantiver em termos elétricos.
Então as baterias tentam manter uma tensão (diferença de potencial) de 1,5 V através dos terminais. Assim, na primeira parte do diagrama que apliquei, o nó ‘V0’ vai ser o meu nó de referência que, devido ao símbolo de terra, significa que será 0 V. Assim, olhando para o nó ‘V1’ sabemos que a bateria vai tentar manter uma diferença de potencial de 1,5 V, e sabemos que o seu terminal negativo é 0 V, portanto o terminal positivo, ou nó ‘V1’, deve ser 1,5 V. Agora, olhando para a segunda bateria, o terminal negativo está ligado ao nó ‘V1’, e se a bateria quiser manter a sua diferença de 1,5 V através dos terminais, podemos adicionar 1,5 V (bateria) ao 1,5 V (no nó ‘V1’) para obter a tensão no nó ‘V2’, que acaba por ser de 3 V, como indicado na resposta de Olin Lathrop.
Então porque é que as tensões adicionam? As baterias são um recipiente de tensão ou diferença de potencial elétrico, e a força potencial é criada por um lado rico em elétrons separado de um lado deficitário em elétrons. Os elétrons querem se dispersar uniformemente através da bateria, mas não podem passar pelo meio, e assim devem tomar o longo caminho ao redor para chegar ao outro lado. Assim, com duas baterias, você pode ver que existem realmente duas (basicamente) forças iguais, dois conjuntos de 1,5 V de diferença.
Agora de chegar ao centro da sua pergunta, basicamente porque é que as duas partes do meio não podem simplesmente entrelaçar-se no nó ‘V1’? Vou usar 3 casos diferentes para ajudar a explicar. Também precisamos de ter em mente que as cargas positivas não estão realmente lá, por isso o último diagrama é um pouco mais preciso ainda, onde há simplesmente electrões e falta de electrões (a diferença de potencial eléctrico).
Caso 1: Assuma que as baterias estão ligadas através do nó ‘V1’, mas não de ‘V0’ para ‘V2’. Se tentarmos imaginar mover electrões da bateria da esquerda para a direita através do nó ‘V1’, estamos na realidade a empurrar os electrões para JUNTOS MAIS FECHADOS. Sabemos que os elétrons se repelem uns aos outros, então eles não gostam de fazer isso. Se pudéssemos magicamente, estaríamos aumentando a diferença de potencial elétrico, ou voltagem, na bateria direita e diminuindo-a na esquerda. (Mas o sistema total manteria a mesma voltagem total, já que não fizemos nada ao sistema a não ser mover elétrons). Assim, em vez de os elétrons forçarem o seu caminho para mais elétrons, eles apenas se sentam ali e não fazem nada.
Caso 2: Os terminais externos, nós ‘V0’ e ‘V2’, estão conectados, mas os dois internos não estão conectados. Se empurrarmos elétrons de ‘V0’ através do circuito para o nó ‘V2’, acabamos na mesma situação do caso 1, tentando empurrar elétrons para mais elétrons! É por isso que os electrões não querem fluir se não houver um laço fechado, porque acabam por se cruzar com electrões que não se estão a mover para outro lado.
Caso 3: Ambos os conjuntos de terminais estão ligados, (se houver um laço fechado para os electrões fluírem). No momento em que fazemos um laço para os elétrons percorrerem, algumas coisas estão acontecendo com essas forças simultaneamente. Lembre-se daqueles elétrons que querem fluir através do nó ‘V1’ mas não podem porque há muitos elétrons no nó ‘V0’? E agora, lembre-se dos elétrons que querem fluir do nó ‘V0’ através do circuito para o nó ‘V2’ mas não podem porque há muitos elétrons no nó ‘V1’? Bem, nós temos uma situação em que eles podem trabalhar juntos para resolver os problemas um do outro! Imagine que puxamos um electrão do nó ‘V0’, para o nó ‘V2’, e quando esse electrão se aproxima do ‘V2’, movemos outro electrão em ‘V1’ da bateria da esquerda para a área esgotada de electrões na bateria da direita. Se os fizermos simultaneamente, há um electrão a entrar e a sair de ambos os locais que anteriormente causavam um bloqueio de electrões na estrada! Assim como os electrões fluem de ‘V0’ para ‘V2’, haverá simultaneamente electrões a fluir através do nó ‘V1’. E agora temos dois conjuntos de electrões a fluir com duas diferenças de potencial de 1,5 V seguidas, e é por isso que obtemos a diferença de potencial de 3 V!
Reality Check: Há algumas diferenças com a realidade, no entanto. Por exemplo, como as baterias são usadas, elas irão diminuir de voltagem. Como os elétrons estão tentando distribuir uniformemente, a diferença de potencial elétrico também vai diminuir. Além disso, as barreiras entre as áreas ricas em electrões e as áreas deficitárias em electrões da bateria não são perfeitas. Todas as baterias têm uma taxa de auto-descarga, que é efetivamente os elétrons fazendo-o de um lado da bateria para o outro, é geralmente tão pequena em comparação com a quantidade de elétrons que podemos realmente usar, que a ignoramos. A resistência interna também é mencionada acima, outro pequeno desvio do funcionamento teórico das baterias. Mas você pode aprender tudo isso quando se sentir pronto.
Espero que isso ajude, e se eu cometer algum erro, por favor me avise! 🙂