Por que as baterias em série aumentam a tensão?

Esta pergunta provavelmente parecerá fácil para a maioria de vocês, mas para mim ainda é uma espécie de mágica :)

Levando em conta tudo o que sei até saber, acho que uma bateria tem dois lados:

1. um que "emite" elétrons (algum termo técnico para isso?)
2. um que "carece" de elétrons

Então, como é possível que, quando eu coloco duas baterias em série, a tensão aumenta ? Para mim, parece que os elétrons de um devem fluir diretamente entre os prótons do outro.

Obviamente, deve haver algum tipo de magia negra lá;) Um de vocês, feiticeiros, me explica isso?

Uma célula ou bateria é essencialmente uma "bomba" de carga. Agora, para ajudar a formar uma intuição para a resposta à sua pergunta, volte à analogia hidráulica .

Duas bombas de água em paralelo podem produzir o dobro do fluxo de água de uma (idealmente).

Duas bombas de água em série podem produzir duas vezes a pressão (ou a cabeça) de uma (idealmente).

Eu posso ver por que parece magia negra, pois parece que os elétrons que deixam o ânodo de uma bateria simplesmente entram no cátodo da bateria seguinte, e parece não haver razão para as tensões aumentarem.

Mas vamos olhar para isso em uma perspectiva diferente. Digamos que você tenha uma bateria A com uma tensão v0 . A bateria A é a única bateria em um circuito com um resistor R também no circuito. Resistor R's resistência é tão alta que a bateria A dificilmente pode gerar uma pequena corrente através do circuito. v0 apenas não é suficiente para produzir uma corrente significativa através resistor R .

Mas agora, digamos que você adicione as baterias B e C em série à bateria A , com o resistor R ainda no circuito. As baterias B e C também têm tensões de v0 .

Em cada bateria, dentro de um circuito fechado, um elétron realmente quer deixar o ânodo, enquanto outro elétron do fio entra no cátodo. Quando nós tínhamos a bateria A conectada ao resistor R , a tensão v0 não era suficiente para fazer isso acontecer, lembra? Mas agora, com todas as três baterias em série, a voltagem da bateria A não quer naturalmente afastar um elétron de seu ânodo, mas o cátodo da bateria B também está exercendo um puxão em um elétron da bateria A ? Porque ele também sente um puxão de bateria C cátodo 's, a partir da bateria v0 de C ! E por último, você adivinhou: bateria C ânodo A ! E com apenas uma voltagem de v0 , como a bateria B é capaz de liberar um elétron do ânodo para que possa receber um no catodo da bateriaestá disposto a desistir de um elétron de seu ânodo para aceitar um em seu cátodo (com apenas a baixa tensão individual v0 ) porque sente uma atração pelo cátodo da bateria A ! Não há primeiro ou último, tudo acontece ao mesmo tempo, como uma corrente. Você vê agora como os efeitos de cada composto de bateria produzem uma voltagem muito mais alta (também conhecida como motivação muito maior, ou puxa / empurra para que os elétrons fluam)? Além disso, assumir resistência R foi entre bateria C e A . Essa parte realmente não importa.

O excesso de elétrons é instável e deseja preencher átomos que podem aceitar elétrons. O excesso de elétrons é carregado no lado negativo da bateria e armazenado porque o eletrólito não os permitirá no lado positivo, onde podem ser aceitos. Deve haver um condutor entre o neg e o pos para permitir que eles fluam ou eles permanecerão lá, armazenados até que vazem lentamente e não haja mais um potencial (diferença) entre os dois. Quando você adiciona duas baterias em série, os potenciais (voltagem) são adicionados, porque, como a mesma carga é movida duas vezes cada vez pela mesma voltagem (potencial), o trabalho total realizado é 2 * V, mas o fluxo de corrente permanece o mesmo. Paralelamente, a carga é movida uma vez por uma das baterias, para que as tensões das baterias não sejam adicionadas, mas com duas baterias, a carga pode fazer o dobro do movimento, porque as duas baterias permitem o dobro do movimento e, portanto, as correntes são duplicadas. Como um rio e represa. Cada bateria é uma parede de uma certa altura (potencial) e a água é o fluxo atual. Cada bateria (parede) só pode permitir a passagem de tanta água. O grande rio principal, dividido em dois rios com uma barragem em cada um, permite o dobro da água (corrente) na mesma altura (tensão). Considerando que, se você empilhar as barragens, elas permitirão apenas a mesma quantidade de água que uma barragem e a água terá o dobro da altura (tensão). E cada barragem (bateria) tem apenas muita água para fornecer e deve ser conectada de volta à parte vazia da barragem, porque é um sistema de água selado para que a água não possa fluir a menos que a água volte.

Uma definição de diferença de potencial (o que é medido em volts e às vezes chamado de tensão) pode ser útil: é o trabalho que a bateria faz com uma unidade de carga movendo-a de um terminal para o outro. Assim, como a mesma carga é movida duas vezes cada vez na mesma tensão, o trabalho total realizado é 2 * V. Em uma conexão paralela, a carga se move através de uma bateria ou da outra, de modo que o trabalho realizado é apenas V. (eu ignoro aqui os argumentos sobre alguma corrente através de uma bateria, outra através da outra, eles realmente não importam)