Mengapa baterai seri menambah tegangan?

Pertanyaan ini mungkin terdengar mudah bagi sebagian besar dari Anda, tetapi bagi saya, itu masih semacam sihir :)

Mempertimbangkan semua yang saya tahu sampai tahu, saya kira baterai memiliki dua sisi:

1. yang "memancarkan" elektron (ada istilah teknis untuk itu?)
2. yang "tidak memiliki" elektron

Jadi bagaimana mungkin ketika saya memasukkan dua baterai secara berurutan, tegangannya bertambah ? Bagi saya itu terdengar seperti elektron dari satu harus mengalir langsung di antara proton yang lain.

Jelas harus ada semacam sihir hitam di sana;) Apakah salah satu dari Anda dukun akan menjelaskannya kepada saya?

Sel atau baterai pada dasarnya adalah "pompa" muatan. Sekarang, untuk membantu membentuk intuisi untuk menjawab pertanyaan Anda, kembalilah ke analogi hidrolik .

Dua pompa air secara paralel dapat menghasilkan dua kali aliran air satu (idealnya).

Dua pompa air secara seri dapat menghasilkan dua kali tekanan (atau head) satu (idealnya).

Saya bisa melihat mengapa rasanya seperti ilmu hitam, karena sepertinya elektron yang meninggalkan anoda satu baterai hanya masuk ke katoda baterai berikutnya, dan sepertinya tidak ada alasan untuk menambah tegangan.

Tetapi mari kita melihatnya dalam perspektif yang berbeda. Katakanlah Anda memiliki baterai A dengan tegangan v0 . Baterai A adalah satu-satunya baterai di sirkuit dengan resistor R juga di sirkuit. Resistansi Resistor R sangat tinggi, bahwa baterai A hampir tidak dapat menghasilkan arus kecil melalui rangkaian. v0 saja tidak cukup untuk menghasilkan arus yang signifikan melalui resistor R .

Tapi sekarang, katakanlah Anda menambahkan baterai B dan baterai C dalam seri ke baterai A , dengan resistor R masih di sirkuit juga. Baterai B dan C juga memiliki tegangan v0 .

Di setiap baterai, dalam sirkuit tertutup, sebuah elektron benar-benar ingin meninggalkan anoda sementara elektron lain dari kawat memasuki katoda. Ketika kami baru saja menggunakan baterai A yang dihubungkan ke resistor R , tegangannya v0 tidak cukup untuk mewujudkannya, ingat? Tetapi sekarang, dengan ketiga baterai secara seri, tidak hanya tegangan baterai A ingin secara alami mendorong elektron menjauh dari anoda itu, tetapi katoda baterai B juga mengerahkan elektron pada anoda baterai A juga! Dan hanya dengan tegangan v0 , bagaimana baterai B dapat melepaskan elektron dari anoda sehingga dapat menerima satu di katoda dari bateraiA ? Karena juga terasa tarik dari baterai C katoda 's, dari baterai v0 C ! Dan terakhir, Anda dapat menebaknya: baterai C rela melepaskan elektron dari anodanya untuk menerima satu di dalam katoda-nya (hanya dengan tegangan rendah individu v0 ) karena ia merasakan tarikan dari katoda baterai A juga! Tidak ada yang pertama atau yang terakhir, semuanya terjadi sekaligus, seperti rantai. Apakah Anda sekarang melihat bagaimana efek dari masing-masing senyawa baterai untuk menghasilkan tegangan yang jauh lebih tinggi (alias motivasi yang jauh lebih tinggi, atau menarik / mendorong elektron mengalir) ?? Juga, asumsikan resistor R adalah antara baterai C dan A . Bagian itu tidak terlalu penting.

Kelebihan elektron tidak stabil dan ingin mengisi atom yang dapat menerima elektron. Kelebihan elektron dimuat di sisi negatif baterai dan disimpan karena elektrolit tidak akan membiarkan mereka ke sisi positif di mana mereka dapat diterima. Harus ada konduktor antara neg dan pos untuk memungkinkan mereka mengalir atau mereka akan tinggal di sana, disimpan sampai mereka bocor perlahan dan tidak ada lagi potensi (perbedaan) antara keduanya. Ketika Anda menambahkan dua baterai secara seri, potensi (voltase) ditambahkan karena karena muatan yang sama dipindahkan dua kali setiap kali melalui voltase yang sama (potensial) total pekerjaan yang dilakukan adalah 2 * V tetapi aliran arus tetap sama. Dalam Paralel, muatan dipindahkan sekali melalui salah satu baterai sehingga tegangan baterai tidak ditambahkan tetapi dengan dua baterai, biaya dapat melakukan dua kali gerakan karena kedua baterai memungkinkan gerakan dua kali sehingga arus menjadi dua kali lipat. Agak seperti sungai dan bendungan. Setiap baterai adalah dinding dengan ketinggian tertentu (potensial) dan air adalah aliran arus. Setiap baterai (dinding) hanya dapat membiarkan begitu banyak air mengalir. Sungai besar utama terpecah menjadi dua sungai dengan bendungan di masing-masing memungkinkan dua kali air (arus) melalui pada ketinggian air yang sama (Tegangan). Sedangkan jika Anda menumpuk bendungan maka mereka hanya akan memungkinkan jumlah air yang sama dengan satu bendungan dan air akan menjadi dua kali lipat tinggi (tegangan). Dan setiap bendungan (baterai) hanya memiliki begitu banyak air untuk disediakan dan harus dihubungkan kembali ke bagian kosong bendungan karena itu adalah sistem air tertutup sehingga air tidak dapat mengalir kecuali air kembali.

Definisi perbedaan potensial (apa yang diukur dalam volt dan kadang-kadang disebut voltase) mungkin berguna: ini adalah pekerjaan yang dilakukan baterai pada unit charge yang memindahkannya dari satu terminal ke terminal lainnya. Jadi karena muatan yang sama dipindahkan dua kali setiap kali melalui tegangan yang sama total pekerjaan yang dilakukan adalah 2 * V. Dalam hubungan paralel muatan bergerak melalui satu baterai atau lainnya sehingga pekerjaan yang dilakukan hanya V. (saya abaikan di sini argumen tentang beberapa saat melalui satu baterai melalui yang lain, mereka tidak terlalu penting)