Para entender lo que realmente está sucediendo, primero necesitamos una imagen clara de la física básica. Por ejemplo, los electrones en sí mismos no son estables / inestables. En cambio, cada conductor en su conjunto puede desarrollar un desequilibrio de carga.
Podríamos decir que un conductor en su conjunto es eléctricamente "estable" o "inestable". Pero los términos convencionales para estos son "conductor neutral" y "conductor cargado".
Un conductor cargado puede atraer o repeler las cargas móviles que se encuentran dentro de otros conductores. (Estas cargas no siempre son electrones. Por ejemplo, las cargas móviles dentro del ácido de la batería son, en su mayoría, iones + H, también llamados "protones").
Todas las baterías son bombas de carga. En una batería, las reacciones químicas obligan a algunas cargas a moverse a través del electrolito conductor entre las placas. Como resultado, una placa se convierte en una carga eléctrica positiva y la otra carga negativa.
Esta acción de "carga de bombeo" no continúa para siempre. Solo funciona hasta que aparezca un valor particular de voltaje entre las placas de la batería. Podemos pensar que las baterías son "condensadores de auto-carga". Su bomba de carga interna solo funcionará hasta que el "condensador" se cargue hasta un voltaje particular (como 2.0V para baterías de química de plomo). Luego, la bomba de carga se apaga.
Ahora a tu pregunta. Si tenemos dos celdas de plomo-ácido separadas, y sus bombas de carga han funcionado lo suficiente como para colocar 2.0VCC en sus terminales ... entonces, ¿qué sucede cuando las conectamos en serie? Ah, eso depende de la carga neta total de cada celda, que es un concepto muy diferente de la carga que se encuentra en cada terminal de la batería.
Por ejemplo, si todas las partes de la batería eran eléctricamente neutras antes de la fabricación, entonces cuando juntamos la batería por primera vez, una placa se carga hasta + 1.0V, y la otra placa se carga hasta -1.0V . Juntos, la carga neta de ambas placas es cero. En comparación con el piso cercano, la batería en su conjunto está descargada. Las dos placas se cancelan. ¡Pero cada plato considerado solo es ciertamente cargado!
A continuación, tome dos de estas celdas "eléctricamente neutrales" y conéctelas en serie.
En el momento en que el terminal + 1.0V de una celda toque el terminal -1.0V de la otra celda, habrá una pequeña chispa. Los terminales de las dos celdas separadas actuarán como las dos placas de un capacitor; un condensador que acaba de ser puesto en cortocircuito. Aparece una breve corriente a medida que se descargan entre sí. Su diferencia potencial va a cero.
¡Pero ahora las bombas de carga dentro de cada celda verán la caída del voltaje de la celda a la mitad! El 2.0V a través de la celda ha caído a 1.0V (el potencial del segundo terminal flotante). Las bombas de carga en ambas celdas ven esta disminución, por lo que ambas se encienden. Bombean cargas a través de sus electrolitos hasta que el voltaje a través del electrolito aumenta nuevamente a 2.0V.
A medida que esto sucede, una bomba de carga empuja las cargas dentro del terminal común entre las dos celdas, mientras que la otra bomba de carga las saca de nuevo. En comparación con el terreno distante, el potencial en el terminal común entre las celdas permanece en cero.
Pero mira las otras terminales. Las bombas de carga funcionan, y después de unos pocos microsegundos, el potencial de una placa de batería aumentará a + 2.0V, mientras que el potencial de la otra aumentará a -2.0V. Finalmente, tenemos 4V de diferencia entre los terminales flotantes de las dos celdas en serie. Las bombas de carga se apagan.
Todo lo anterior supone que las dos celdas eran eléctricamente neutras antes de comenzar. Si, por el contrario, una de las celdas comenzara con una carga general de 1.0 V con respecto a la Tierra, entonces uno de sus terminales estaría a 2.0 V y el otro a 0.0 V (lo que da un promedio general de 1.0 V para toda la celda como todo.) Conectarlo en serie con otra celda daría inicialmente un resultado diferente. Pero entonces las bombas de carga funcionarán, de modo que cada celda tenga nuevamente 2.0V entre sus terminales.
Lo anterior es un punto de vista de los físicos. En electrónica, por lo general, dibujamos un símbolo de tierra en nuestros diagramas de circuitos y luego declaramos que la sección a tierra es eléctricamente neutral, con cero voltios y tierra de tierra. Esto puede simplificar las cosas. Intente dibujar un símbolo de tierra en sus esquemas, luego explique las cosas mientras mantiene una sección del circuito a cero voltios constante.
