Jag kan tydligen inte lägga upp bilder, så jag ber om ursäkt, men du måste öppna den här länken i ett nytt fönster för att se mina hemska diagram 🙂 Diagram -> http://i.imgur.com/Lxfu1e2.png
EDIT: Här är diagrammen, ursäkta min brist på konstnärliga färdigheter, haha.
Spänning är en elektrisk potentialskillnad, vilket i huvudsak är en kraft som orsakas av att elektroner vill fördela sig jämnt i ett material eftersom elektronerna stöter bort varandra. Olin Lathrop använder den vanliga analogin mellan vätske- och elsystem, vilket är anledningen till att han kallar det för ett ”tryck”, eftersom tryck är en typ av vätskekraft, men för det här exemplet kan det vara lättare att förstå om jag håller det i elektriska termer.
Så batterierna försöker upprätthålla en spänning (potentialskillnad) på 1,5 V över terminalerna. I den första delen av diagrammet som jag slängde ihop kommer nod ”V0” att vara min referensnod, vilket på grund av jordsymbolen innebär att den kommer att vara 0 V. När vi tittar på nod ”V1” vet vi att batteriet kommer att försöka upprätthålla en spänningsdifferens på 1,5 V, och vi vet att dess negativa terminal är 0 V, så den positiva terminalen, eller noden ”V1”, måste vara 1,5 V. När vi nu tittar på det andra batteriet är den negativa polen ansluten till nod ”V1”, och om batteriet ska bibehålla sin skillnad på 1,5 V mellan polerna kan vi lägga till 1,5 V (batteriet) till 1,5 V (vid nod ”V1”) för att få fram spänningen vid nod ”V2”, som visar sig vara 3 V, vilket anges i Olin Lathrops svar.
Varför adderas spänningarna då? Batterier är en behållare för spänning eller elektrisk potentialskillnad, och den potentiella kraften skapas genom att en elektronrik sida separeras från en sida med elektronunderskott. Elektronerna vill sprida sig jämnt genom batteriet, men kan inte passera genom mitten och måste därför ta den långa vägen runt för att komma till den andra sidan. Så med två batterier kan du se att det faktiskt finns två (i princip) lika stora krafter, två uppsättningar med 1,5 V skillnad.
Nu för att komma till kärnan i din fråga, i princip varför kan inte de två delarna i mitten helt enkelt mötas vid noden ”V1”? Jag kommer att använda tre olika fall för att hjälpa till att förklara Vi måste också komma ihåg att positiva laddningar egentligen inte finns där, så det sista diagrammet är fortfarande lite mer korrekt, där det helt enkelt finns elektroner och en brist på elektroner (den elektriska potentialskillnaden).
Fall 1: Anta att batterierna är anslutna via noden ”V1”, men inte från ”V0” till ”V2”. Om vi försöker tänka oss att flytta elektroner från det vänstra batteriet till det högra batteriet via noden ”V1”, trycker vi i själva verket elektroner TÄTARE TILL varandra. Vi vet att elektroner stöter bort varandra så de gillar inte att göra det. Om vi magiskt kunde göra det skulle vi öka den elektriska potentialskillnaden, eller spänningen, i det högra batteriet och minska den i det vänstra. (Men det totala systemet skulle behålla samma totala spänning, eftersom vi inte gjorde något åt systemet annat än att flytta runt elektroner). Så i stället för att elektronerna tvingar sig närmare fler elektroner sitter de bara där och gör ingenting.
Fall 2: De yttre terminalerna, noderna ”V0” och ”V2”, är anslutna men de två inre är inte anslutna. Om vi skjuter elektroner från ”V0” genom kretsen till noden ”V2” hamnar vi i samma situation som i fall 1, vi försöker skjuta elektroner till fler elektroner! Detta är anledningen till att elektroner inte vill strömma om det inte finns en sluten slinga, eftersom de bara kommer att stöta på elektroner som inte rör sig någon annanstans.
Fall 3: Båda uppsättningarna terminaler är anslutna, (om det finns en sluten slinga för elektronerna att strömma genom). I det ögonblick då vi gör en slinga för elektronerna att röra sig genom händer några saker med dessa krafter samtidigt. Minns du de elektroner som vill strömma genom nod ”V1” men som inte kan det eftersom det finns för många elektroner vid nod ”V0”? Och kom nu ihåg de elektroner som vill strömma från nod ”V0” genom kretsen till nod ”V2” men som inte kan göra det eftersom det finns för många elektroner vid nod ”V1”? Nu får vi en situation där de kan samarbeta för att lösa varandras problem! Föreställ dig att vi drar en elektron från nod ”V0” till nod ”V2”, och när denna elektron närmar sig ”V2” flyttar vi en annan elektron vid ”V1” från det vänstra batteriet till det elektronförbrukade området i det högra batteriet. Om vi gör det samtidigt kommer och går en elektron från båda de ställen som tidigare orsakade en elektronblockering! Så när elektroner flödar från ”V0” till ”V2” kommer det samtidigt att flöda elektroner genom noden ”V1”. Och nu har vi två uppsättningar av elektroner som flödar med två 1,5 V potentialskillnader i rad, vilket är anledningen till att vi får 3 V potentialskillnad!
Verklighetskontroll: Det finns dock vissa skillnader i förhållande till verkligheten. Till exempel kommer batterierna att minska i spänning när de används. Eftersom elektronerna försöker fördela sig jämnt kommer den elektriska potentialskillnaden också att minska. Dessutom är barriärerna mellan de elektronrika och elektronfattiga områdena i batteriet inte perfekta. Alla batterier har en självurladdningshastighet, vilket i praktiken innebär att elektronerna tar sig från den ena sidan av batteriet till den andra, men den är i allmänhet så liten i jämförelse med den mängd elektroner som vi faktiskt kan använda, att vi ignorerar den. Inre motstånd nämns också ovan, en annan liten avvikelse från den teoretiska driften av batterier. Men du kan lära dig allt det där när du känner dig redo.
Jag hoppas att det här är till hjälp, och om jag har gjort några misstag får du gärna säga till! 🙂