¿Por qué los voltajes de CC en serie suman (o restan, según la polaridad)?

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Esta es una pregunta para principiantes.

Está claro que si coloca dos (o más) fuentes de voltaje de CC en series como esta:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Y si mide el voltaje total entre A y D, obtendrá la suma de los dos voltajes. También me di cuenta de que si usted voltea una de las fuentes, su voltaje se debe restar del total. Entonces, si invierto V1, obtengo un voltaje total de 7,5 de A a D.

El punto es, en resumen, es que no puedo entender por qué.

El voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos. Por lo que he entendido; cuando se toma en cuenta una única celda, ese voltaje viene dado por el hecho de que hay una diferencia de carga entre un polo y el otro de la celda. Entonces, cuando cierras un circuito entre A y B (o A y C, que no son nada en el sentido de B y C), la carga eléctrica busca su equilibrio y comienza a fluir de un punto a otro. Según la resistencia que pueda encontrar. Lo mismo ocurre con la Batería # 2, por supuesto, entre C (o B) y D.

Pero cuando pones las baterías en serie, lo que está pasando entre B y C si cierras el circuito entre A y D (con eventualmente cualquier resistencia en el medio)? ¿Por qué se aumenta (o disminuye, según la polaridad) la diferencia de potencial global? ¿Cómo fluyen los electrones entre todos los puntos? ¿Por qué?

    
pregunta Dakatine

3 respuestas

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En este caso, puede visualizar el voltaje no como la cantidad de electrones que fluyen sino la presión detrás de ellos. En esta analogía, los electrones son como el aire, bombeado alrededor de las baterías. Tenga en cuenta que en este caso las baterías son bombas que agregan presión constante, no bombas de flujo constante.

En su caso, la batería 1 bombea electrones de D a C, agregando una presión de 9V. Si conecta una lámpara de C a D, la batería forzará los electrones a través de la lámpara con una presión de 9V.

la batería 2 bombeará electrones de B a A, agregando una presión (en B) de 9V (relativa a A). Cuando consideramos las cosas en relación con D, los electrones en C y D ya tenían una presión de 9 V, por lo que en A tendrían una presión de 18 V (en relación con D).

Tenga en cuenta que no nos importa cuál es la presión absoluta en D (o en cualquier otro punto). El voltaje eléctrico siempre es relativo a algún punto 0 asumido.

Si se conecta una lámpara entre los electrones A y D, se hará un círculo alrededor del bucle, de A a través de la lámpara a D, bombeado a C, a través del cable a B, bombeado a A, y nuevamente a la lámpara. >

Hablé aquí sobre los electrones para simplificar las cosas, el término más preciso es cargar. La carga también puede ser transportada por iones, y es probable que un electrón que fluye en un cable no sea el electrón que sale por el otro extremo.

    
respondido por el Wouter van Ooijen
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No es realmente una diferencia de carga, es una diferencia en la energía de la carga. Un aumento de voltaje entre dos puntos significa que la carga (electrones, generalmente) en el punto de mayor voltaje tiene más energía que aquellos con un voltaje más bajo. A medida que un electrón se mueve a través de una batería del terminal al terminal +, una reacción química en la batería agrega energía a los electrones. Para algunas baterías, puede hacer que los electrones fluyan hacia el terminal + y salgan por el terminal -. En ese caso, los electrones pierden energía cuando causan una reacción química que recarga la batería. Tenga en cuenta que los electrones intentarán moverse a un lugar donde tengan menor energía, por lo que la corriente siempre fluye a través de una resistencia desde el terminal con alto voltaje hacia el terminal con bajo voltaje y la energía de los electrones siempre se gasta como calor. p>

Preguntas "¿qué está pasando entre B y C?". Nada. Son eléctricamente el mismo punto en el circuito, y tienen el mismo voltaje por definición.

Además, solo para ser pedante, no hay electrones que fluyan en el circuito que dibujaste porque no existe una ruta completa para su flujo. Aunque no fluye corriente, la carga en diferentes puntos tiene diferentes niveles de energía.

    
respondido por el Joe Hass
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Esto se debe a que está haciendo referencia a una diferencia potencial. Una batería tendrá una diferencia potencial dada. Suponiendo que estamos tratando con pequeños potenciales, no cambiará la diferencia de potencial de un lado de una batería a otro. Si coloca el lado positivo de una batería (ánodo) a un potencial positivo, el otro lado de la batería será la diferencia potencial de la batería en un voltaje menor. Aparecerá como una caída de voltaje

    
respondido por el olivertheheavy

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