¿Cómo crean voltaje las baterías?

Estoy tratando de tener una comprensión más fundamental de la electricidad y específicamente qué es el voltaje.

Mi recuerdo de la física de la escuela secundaria era que una batería tiene un exceso de electrones en un terminal y una escasez en el otro. Esta explicación causó cierta confusión cuando pensé en baterías en serie; ¿Por qué dos baterías de 1,5V suman 3V?

Si es el exceso y la escasez de electrones, creados a partir de una reacción química, los que atraen los electrones del cátodo al ánodo, ¿no sería el mismo voltio (J/C) para un circuito con dos baterías? cada electrón en el cátodo tiene un vacío para llenar el ánodo?

Algunas lecturas me llevan a ver el voltaje de la batería como una medida de cuánta energía por electrón (J/C) produce la reacción química, y el número de reacciones por segundo como la corriente (C/s). Sé que 1 coulomb no es 1 electrón, y una reacción no necesariamente = 1 electrón libre, esta es una imagen aproximada en mi mente.

¿Significa esto que es la energía liberada de la reacción la que está acelerando al electrón en cierta cantidad dependiendo de la cantidad de energía, y cómo es que dos baterías aceleran el electrón el doble?

Este es mi primer intento de articular mi confusión, así que lamento que esto no sea tan elocuente como podría ser.

Respuestas (1)

El voltaje (hasta un factor) es el trabajo que un electrón puede producir cuando viaja desde el ánodo ( − ) a cátodo ( + ). La corriente es el número de electrones que fluyen.

La energía necesaria para hacer el trabajo proviene de la energía liberada cuando el electrón participa en la reacción que ocurre en el cátodo. Esto es específico de la química, por lo que una celda de una batería suele tener un voltaje muy específico.

Ahora imagina lo que sucede si tienes dos celdas en serie. Cuando un electrón viaja de A2 a C1 produce trabajo W y cuando llega C 1 libera energía tu . Pero al mismo tiempo, permite que otro electrón viaje desde A 1 a C 2 y liberar otra porción de energía tu . Así que al final, W = tu + tu = 2 tu y decimos que dos celdas en serie tienen el doble de voltaje, lo que significa que por cada electrón que participa en la corriente exterior, ahora hay el doble de reacciones.

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// Por supuesto, en realidad, un solo electrón no viaja toda la distancia del ánodo al cátodo y la energía no se libera y transfiere mágicamente. Hay un mar de electrones en el cable y habitan en diferentes niveles de energía, y las reacciones químicas en diferentes metales de la celda producen cambios de nivel, que a su vez producen un campo eléctrico en el cable que crea una fuerza impulsora de electrones, etc. Pero no es así. t cambiar la imagen general de por qué el voltaje se está duplicando

Como suele suceder, una vez que escribí la pregunta tuve una nueva idea de cómo funciona todo. Empecé a pensar en ello de la siguiente manera: no hay conexión entre las baterías o el circuito: los electrones se acumulan a partir de las reacciones tanto en A1 como en A2. Se alcanza un equilibrio y las reacciones se detienen. Conecte las baterías pero no el circuito: los electrones de A1 fluyen a C2, lo que facilita una mayor reacción en la segunda batería que duplica los electrones en A2. Ahora tiene la cantidad normal de carga positiva en C1 y el doble de negativa en A2, creando el doble de voltios. ¿Tengo razón al pensar así?
Aunque, en general, tiene razón, hay una reacción espontánea de intercambio entre zinc y zinc 2 + + 2 mi − , es seguro ignorarlo. Hasta que algo elimine los electrones del ánodo, no verá una acumulación notable de iones de zinc (lo mismo ocurre con el cátodo). Lo mismo creo que es cierto cuando conectas A1 a C2. El pequeño flujo inicial de electrones se equilibrará inmediatamente con el campo electrostático debido al desajuste de carga. Dudo que uno pueda medirlo en absoluto.
Si conectaras un multímetro entre las dos baterías, ¿qué voltaje mostraría?
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