¿Por qué la diferencia de potencial total en un circuito es la suma de las diferencias de potencial individuales?

Para comprender la respuesta, debe conocer el concepto de potencial eléctrico. El potencial eléctrico es una cantidad escalar. En cualquier circuito, hay un potencial en cualquier punto del cable. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de este circuito a veces se denomina diferencia de potencial o voltaje . Puedes entender mejor la diferencia entre potencial y diferencia de potencial aquí .

Imagina que tienes un circuito como el que se muestra a continuación:

Suponga que los potenciales en$A,B,C$son$V_A,V_B, V_C$. La diferencia de potencial entre A y B es$V_A - V_B$. La diferencia de potencial entre B y C es$V_B - V_C$. Sumando los dos, obtenemos la expresión$V_A - V_C$que es el término correcto para la diferencia de potencial entre CA.

Espero que esto aclare que las diferencias de potencial entre dos conjuntos de puntos se pueden sumar para obtener la diferencia de potencial entre el primer y el último punto.

Básicamente has respondido a tu propia pregunta. Tiene razón en que el potencial, como lo llamamos, es una medida de la cantidad de trabajo que se realizaría por unidad de carga a medida que se mueve a través de ese potencial.

Los campos eléctricos son conservadores en el sentido de que la cantidad de trabajo que se debe realizar para mover una partícula de un potencial a otro es exactamente igual a la cantidad de trabajo que haría la partícula si hiciera un viaje de regreso. La energía que entra es igual a la energía que sale en un viaje de ida y vuelta.

Esto hace que la cantidad de trabajo realizado sea independiente de la ruta y, por lo tanto, la regla que estableció (una regla trivial en realidad que una persona llamada Kirchoff recibe crédito por declarar como una LEY) es verdadera: la suma de los potenciales en cada uno de los componentes debe ser igual al potencial total.

No hay infinito, por supuesto, en el circuito. Todo es relativo a un cero arbitrario. No se sabe cuál es realmente el potencial absoluto y no importa. La motivación para que los electrones se muevan es la DIFERENCIA de potencial entre dos extremos de un cable, por lo que eso es lo que nos interesa cuantificar.

La diferencia de potencial o voltaje es en realidad la diferencia en el nivel/número de electrones o cargas positivas en los dos terminales de la batería o entre los terminales de los elementos pasivos. La ley de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado permanece constante, por lo que la suma de las diferencias de potencial entre los elementos pasivos del circuito siempre es igual a la diferencia de potencial proporcionada por la fuente/elementos activos.

Porque potencial significa exactamente que tiene su potencial en cada punto y para llegar de principio a fin, debe realizar una serie de pasos. Es decir, un salto se puede dividir en una serie de pasos, cada paso está más cerca del objetivo. A medida que te acercas al objetivo, tu potencial se vuelve más cercano al potencial objetivo. Es decir, tienes alguna diferencia de potencial en cada punto. Pero no debe sorprender que su suma sea igual a la diferencia inicial de potenciales. Me pregunto cómo se vería el campo para hacer que esto falle.

Míralo como si estuvieras en la superficie de un paisaje, con todos sus altibajos. Ahora, dibuja un contorno que estés dispuesto a seguir. Sí, hay un ascensor en el punto de origen del voltaje.

Entonces, por qué se desliza hacia abajo desde la colina, deberá llegar al nivel inferior de la batería. ¿Por qué diablos la diferencia de alturas individuales equivale a la altura total de la colina? ¿Por qué la suma de los incrementos es igual a la distancia total?