Esta pregunta probablemente suene fácil para la mayoría de ustedes, pero para mí, sigue siendo una especie de magia :)
Teniendo en cuenta todo lo que sé hasta ahora, supongo que una batería tiene dos lados:
Entonces , ¿ cómo puede ser que cuando pongo dos baterías en serie, el voltaje se suma ? A mí me parece que los electrones de uno deberían fluir directamente entre los protones del otro.
Obviamente debe haber algún tipo de magia negra ahí ;) ¿Alguno de ustedes hechiceros me lo explicará?
Una celda o una batería es esencialmente una "bomba" de carga. Ahora, para ayudar a formar una intuición para la respuesta a su pregunta, recurra a la analogía hidráulica .
Dos bombas de agua en paralelo pueden producir el doble de caudal de agua que una (idealmente).
Dos bombas de agua en serie pueden producir el doble de presión (o cabeza) que una (idealmente).
Puedo ver por qué se siente como magia negra, ya que parece que los electrones que salen del ánodo de una batería simplemente van al cátodo de la siguiente batería, y parece que no hay razón para que los voltajes se sumen.
Pero veámoslo desde otra perspectiva. Digamos que tienes una batería A con un voltaje v0 . La batería A es la única batería en un circuito con una resistencia R también en el circuito. La resistencia de la resistencia R es TAN alta que la batería A apenas puede generar una pequeña corriente a través del circuito. v0 simplemente no es suficiente para producir una corriente significativa a través de la resistencia R.
Pero ahora, supongamos que agrega la batería B y la batería C en serie a la batería A , con la resistencia R todavía en el circuito también. Las baterías B y C también tienen voltajes de v0 .
En cada batería, dentro de un circuito cerrado, un electrón realmente quiere salir del ánodo mientras que otro electrón del cable entra en el cátodo. Cuando acabamos de conectar la batería A a la resistencia R , su voltaje v0 no fue suficiente para que esto sucediera, ¿recuerdas? Pero ahora, con las 3 baterías en serie, no solo el voltaje de la batería A quiere alejar naturalmente un electrón de su ánodo, sino que el cátodo de la batería B también está ejerciendo una atracción sobre un electrón del ánodo de la batería A. Y con solo un voltaje de v0 , ¿cómo puede la batería B ceder un electrón de su ánodo para que pueda recibir uno en su cátodo de la batería?¿ Un ? ¡ Porque también siente un tirón del cátodo de la batería C , del v0 de la batería C ! Y por último, lo adivinó: la batería C está dispuesta a ceder un electrón de su ánodo para aceptar uno en su cátodo (solo con el bajo voltaje individual v0 ) ¡porque también siente un tirón del cátodo de la batería A ! No hay primero ni último, todo sucede a la vez, como una cadena. ¿Ve ahora cómo los efectos de cada batería se combinan para producir un voltaje mucho más alto (también conocido como una motivación mucho más alta, o tirar/empujar para que fluyan los electrones)? Además , suponga que la resistencia R estaba entre la batería C y A. Esa parte realmente no importa.
Los electrones en exceso son inestables y quieren llenar átomos que puedan aceptar electrones. Los electrones en exceso se cargan en el lado negativo de una batería y se almacenan porque el electrolito no les permite pasar al lado positivo donde pueden ser aceptados. Tiene que haber un conductor entre el neg y el pos para permitir que fluyan o permanecerán allí, almacenados hasta que se filtren lentamente y ya no haya una diferencia de potencial entre los dos. Cuando agrega dos baterías en serie, los potenciales (voltaje) se suman porque, dado que la misma carga se mueve dos veces cada vez a través del mismo voltaje (potencial), el trabajo total realizado es 2 * V, pero el flujo de corriente sigue siendo el mismo. En paralelo, la carga se mueve una vez a través de cualquiera de las baterías, por lo que los voltajes de las baterías no se suman, sino con dos baterías, la carga puede hacer el doble de movimiento porque ambas baterías permiten el doble de movimiento y así las corrientes se duplican. Algo así como un río y una presa. Cada batería es una pared de cierta altura (potencial) y el agua es el flujo de corriente. Cada batería (pared) solo puede permitir el paso de cierta cantidad de agua. El gran río principal se divide en dos ríos con una presa en cada uno, lo que permite que pase el doble de agua (corriente) a la misma altura de agua (voltaje). Mientras que si apila las presas, solo permitirán la misma cantidad de agua que una presa y el agua tendrá el doble de altura (voltaje). Y cada represa (batería) solo tiene cierta cantidad de agua para proporcionar y debe conectarse nuevamente a la parte vacía de la represa porque es un sistema de agua sellado, por lo que el agua no puede fluir a menos que regrese.
Esto es lo que pienso, ustedes díganme lo que piensan.
Pensemos en esto desde la perspectiva de la física.
La ley de conservación de la energía: la energía total de un sistema aislado es constante; la energía se puede transformar de una forma a otra, pero no se puede crear ni destruir (wikipedia)
Iré directamente a las fórmulas.
potencial eléctrico o V =-W/q = U/q es el trabajo realizado por unidad de carga o es la cantidad de energía potencial eléctrica por unidad de carga
Como ya conocemos el potencial eléctrico de las baterías
energía potencial eléctrica o U = qV, esta será la energía potencial que porta un electrón al salir del terminal negativo
Ahora pongamos tres baterías en serie, digamos, A, B, C. De modo que el (-) de A conecta el (+) de B, el (-) de B conecta el (+) de C y (-) de C conecta una resistencia que conecta el (+) de A. Todo de 1.5 V
Cuando un electrón con una energía potencial de U pasa a través de la resistencia, parte de su energía potencial se transfiere a la resistencia, digamos que la resistencia disipa la energía transferida como calor, la energía potencial del electrón después de pasar la resistencia debe reducirse (Primero ley de la termodinámica).
Pero la pregunta es, ¿cuál es el valor de la energía potencial U del electrón que pasa por la resistencia?
Aquí mi teoría (por así decirlo)
De la A, a la B
Cuando los electrones salen de la terminal negativa de A para entrar a la terminal positiva de B, tienen energía potencial U de qV. Esta energía potencial debe transferirse a la batería B.
Ahora la energía potencial en B ya no es U = qV, sino U = qV + Ua donde Ua es la energía potencial transferida por los electrones que ingresan a B.
Como Ua = qV, entonces la energía potencial en B aumenta a U = qV + qV = 2(qV) = q(2V)
B a C
Cuando los electrones salen de la terminal negativa de B para entrar a la terminal positiva de C, tienen energía potencial U de q(2V). Esta energía potencial debe transferirse a la batería C.
Ahora la energía potencial en C ya no es U = qV, sino U = qV + Ub donde Ub es la energía potencial transferida por los electrones que ingresan a C.
Como Ub = q(2V), entonces la energía potencial en C aumenta a U = qV + q(2V) =q(3V)
C a A
Y finalmente, cuando los electrones salen de la terminal negativa de C para entrar a la terminal positiva de A, tienen energía potencial U de q(3V).
Esta es la energía potencial transportada por los electrones que fluyen a través del circuito.
Como V = U / q, ves que el voltaje entre C y A es V = q(3V)/q = 3V = 3*1.5 ... lo mismo que 1.5+1.5+1.5
Díganme lo que piensan chicos, estoy tratando de entender esto también... saludos
Puede ser útil una definición de diferencia de potencial (lo que se mide en voltios y, a veces, se denomina voltaje): es el trabajo que realiza la batería en una unidad de carga moviéndola de un terminal a otro. Por lo tanto, dado que la misma carga se mueve dos veces cada vez a través del mismo voltaje, el trabajo total realizado es 2 * V. En una conexión en paralelo, la carga se mueve a través de una batería u otra, por lo que el trabajo realizado es solo V. (Ignoro aquí los argumentos sobre algo de corriente a través de una batería, algo a través de la otra, realmente no importa)
antonie_935