为什么串联的电池会增加电压?


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对于大多数人来说,这个问题听起来很容易,但是对我来说,这仍然是一种魔术:)

考虑到我所知道的所有知识,我猜电池有两个方面:

  1. 一个“发出”电子的电子(对此有任何技术术语吗?)
  2. 一种“缺乏”电子的

那么,当我将两节电池串联时,它们的电压加起来又怎么可能呢?对我来说,听起来像来自一个电子的电子应该直接在另一个电子的质子之间流动。

显然那里肯定有某种黑魔法;)你们中的一个巫师会向我解释吗?


另请参阅spatulatzar.com/alkaline_battery该链接有助于我理解说明。
Antoine_935

Answers:


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电池或电池本质上是电荷“泵”。现在,为了帮助您直观地回答问题,请回到液压类比上

两个并联的水泵可产生两倍的水流量(理想情况下)。

两个串联的水泵产生的压力(或扬程)是一个(理想情况下)的两倍。


我确实了解水力类比,但这意味着电子只能在电池中以一种方式移动。在物理/化学上怎么可能?
Antoine_935 2013年

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@ Antoine_935,电池内部,电荷通过电解质中的离子传输。电解质与阳极和阴极材料的化学反应从一个电子中除去电子,并向另一个电子中添加电子。但是,在电解质中,电流是由离子而不是电子引起的。
Alfred Centauri 2013年

端子连接到由具有不同电负性的材料制成的电极。从技术上讲,双向都有一定的运动,但一个方向要比另一个方向大几个数量级。 en.wikipedia.org/wiki/Galvanic_cell
克里斯·斯特拉顿

@AlfredCentauri-是的,但是离子是原子或带有过多或不足电子的原子团-因此,最终所有的都是关于电子的,尽管原子核会带来一些后果。
克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton,质子,又称氢离子,可能会因您的评论“与电子有关”而被冒犯。
Alfred Centauri

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我可以理解为什么感觉像是黑魔法,因为似乎离开一个电池阳极的电子正好进入下一个电池的阴极,而且似乎没有理由加电压。

但是让我们以不同的角度来看它。假设您的电池A的电压为v0。电池A是电路中唯一的电池,电路中也有电阻R。电阻R的电阻是如此之高,以至于电池A几乎无法在电路中产生微小电流。v0不足以通过电阻R产生大量电流。

但是现在,假设您将电池B和电池C串联添加到电池A中,而电阻器R也仍在电路中。电池BC的电压也为v0

在每个电池中,在一个闭合的电路中,一个电子确实想离开阳极,而来自电线的另一个电子进入阴极。当我们只有电池A连接到电阻R时,电压v0不足以实现这一点,还记得吗?但是现在,在所有3个串联的电池中,不仅电池A的电压要自然地将电子推离其阳极,而且电池B的阴极也对电池A的阳极施加了拉力!而且,只要电压为v0,电池B怎样才能将电子从其阳极释放到电子,以便它可以从电池的阴极接收一个电子一个?因为它也感觉到从电池C的负极到电池C的v0的拉力!最后,您猜对了:电池C愿意从阳极释放电子,以在阴极接受一个电子(只有低的单个电压v0),因为它也感觉到也从电池A的阴极拉来!没有第一个或最后一个,它像链条一样一次发生。现在,您是否看到每种电池化合物产生更高电压(又是更高的动力,或推动/推动电子流动)的影响?同样,假设电阻器R在电池CA之间。这部分并不重要。


实际上存在的离子电流(在电解液中)以匹配电子电流,所以在电池内流动,以产生所述电压的东西
电压尖峰

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多余的电子不稳定,想要填充可以接受电子的原子。多余的电子被装入电池的负极,并被存储,因为电解质不允许它们进入可以被接受的正极。负片和正负号之间必须有导体,以使它们流动,否则它们将留在那儿,直到它们慢慢泄漏出去,并且两者之间不再有电位(差异)为止。当您串联添加两个电池时,会添加电势(电压),因为每次相同的电荷通过相同的电压(电势)移动两次时,总功为2 * V,但电流保持不变。在Parallel中,电荷通过任一电池移动一次,因此,两个电池不加电池电压,充电可以进行两次运动,因为两个电池都可以进行两次运动,因此电流增加了一倍。有点像河水坝。每个电池都是一定高度(电位)的壁,水是电流。每个电池(壁)只能让那么多的水通过。主要的大河被分成两条河,每条河上都有一个水坝,使得在相同水位(电压)下的水(流量)增加一倍。而如果将水坝堆放起来,那么它们只会容纳与一个水坝相同的水量,而水的高度(电压)将增加一倍。而且每个大坝(电池)只能提供这么多的水,并且必须将其连接回大坝的空旷部分,因为它是密封的水系统,因此除非水回流,否则水不能流动。


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电势差的定义(以伏特为单位,有时也称为电压)可能会很有用:这是电池对单位电荷进行的工作,将电荷从一个端子移动到另一个端子。因此,由于相同的电荷每次通过相同的电压移动两次,因此总功为2 *V。在并联连接中,电荷通过一个或另一个电池移动,因此完成的功仅为V。(在这里我忽略了有关一些电流通过一个电池,一些电流通过另一个电池,它们并不重要)

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