Прошу помощи в осмыслении, по-видимому, весьма очевидной физической ситуации!

[DmitriySpb]

Здравствуйте уважаемые форумчане! Совершенно случайно задался вопросом, который казалось бы для всех очевиден, но как не бьюсь, а осмыслить его не могу.

Объясните мне пожалуйста, каким образом происходит увеличение напряжения при последовательно-дополняющей конфигурации соединения химических элементов питания? Пытаюсь рисовать и постоянно тупиковая ситуация выходит!

Имеем два элемента питания (две пальчиковые батарейки, к примеру), соединяем их последовательно (катод одной к аноду другой). Правильно ли я понимаю:

1) При контакте катода первого эл.-та с анодом второго эл.-та возникнет Э.Д.С., что в свою очередь послужит причиной перемещения электронов с анода на катод данных соединенных эл.-ов?

2) Тогда за счет чего полное напряжение равно сумме напряжений отдельных элементов? Не могу уложить в голове взаимосвязь.

Прошу прощения за безграмотность, в школе учился плохо, но тем не менее покопавшись в интернете ответа на свой вопрос тоже не нашел. Огромное спасибо за помощь!

[zam2]

Source of the post 1) При контакте катода первого эл.-та с анодом второго эл.-та возникнет Э.Д.С., что в свою очередь послужит причиной перемещения электронов с анода на катод данных соединенных эл.-ов?

Э.Д.С. присутствует в элементе без всякого контакта с чем-либо вне элемента. Это разность потенциалов между катодом и анодом, то есть работа, которую нужно совершить над единичным положительным электрическим зарядом, чтобы переместить его с анода на катод. Эта разность потенциалов возникает в результате окислительно-восстановительных химических реакций в элементе.

Source of the post 2) Тогда за счет чего полное напряжение равно сумме напряжений отдельных элементов? Не могу уложить в голове взаимосвязь.

Полное напряжение - это работа по перемещению заряда с одного конца батареи на другой. Но это все равно, что переместить его с конца батареи на противоположный электрод первого элемента, потом оттуда на конец второго элемента и т. д. Аналогично подъему по лестнице по ступенькам.

[DmitriySpb]

Огромное Вам спасибо за ответ! Отличия Э.Д.С. от напряжения кажется уяснил. Можно сказать, что напряжение это то же э.д.с. только во внешней цепи, с учетом всех потерь (проводник, нагрузка), верно?
Тогда мой вопрос приобретает новые пункты)) Простите, но уж очень хочется понять)
Попробую проиллюстрировать своё "понимание-непонимание"
1. На примере одного элемента:

2. Теперь соединим последовательно два элемента питания в батарею. Вот здесь и кроется моё непонимание!

Огромное спасибо за помощь в прозрении!

[zam2]

Source of the post Отличия Э.Д.С. от напряжения кажется уяснил. Можно сказать, что напряжение это то же э.д.с. только во внешней цепи, с учетом всех потерь (проводник, нагрузка), верно?

Это действительно похожие вещи. И та и другая измеряются в вольтах. Разница вот в чем. Напряжение между точками A и B равно работе электрических сил по перемещению заряда из точки A в точку B, деленной на величину этого заряда. Э.Д.С. между точками A и B равна работе НЕэлектрических сил по перемещению заряда из точки A в точку B, деленной на величину этого заряда.

С рисунка 1: "...внешняя цепь отсутствует, а между катодом и анодом существует Э.Д.С.".
Существует разность потенциалов между анодом и катодом. Следовательно есть и напряжение, и напряженность электрического поля, направленная от катода к аноду (от "+" к "-"). Но есть и неэлектрические силы, направленные от "-" к "+". Эти силы уравновешены c электрическими. Э.Д.С = напряжению.
Чтобы перенести электрон с катода на анод, нужно совершить работу в 1 эВ (электрон-вольт).
Не забываем, что у источников "+" - это катод, а "-" - это анод. Все не как у людей.

С рисунка 2: "При последовательном соединении элемента а и б электроны с катода анода элемента б начинают движение к аноду катоду элемента а, где взаимодействуя с протонами ионами, компенсируют недостаток электронов на аноде".
Примерно так, хотя и немного коряво. Действительно, процесс идет пока возможна химическая реакция, то есть, неуловимо малое мгновение.
Что после этого получается. Избыток электронов на аноде элемента а в два раза больше, чем в случае с одиноким элементом. То же с недостатком электронов на катоде элемента б. Теперь, чтобы перенести электрон с катода элемента б на анод элемента а нужно затратить в два раза большую работу, то есть 2 эВ. Э.Д.С. стала равна 2 В.

[DmitriySpb]

zam2, огромное Вам спасибо за помощь! Но теперь я понимаю, что совершенно ничего не понимаю))
Почему избыток на аноде батареи получается больше, чем на аноде элемента, в моем воображении больший избыток не получится потому как электроны с анода одного элемента перетекают на катод другого элемента и взаимодействуют с ионами (компенсируют отсутствие электронов) и соответственно никак не влияют на накопление электронов на аноде второго элемента, ну другими словами анод и катод внутри отдельного элемента изолированы друг от друга, а соответственно при последовательном соединении элементов (соприкосновении анода и катода), электроны станут перетекать с анода на катод, а так как в моем понимании внутри отдельного элемента они друг от друга изолированы, то электроны не смогут попасть на анод, а будут взаимодействовать только с ионами в катоде, и больше их на аноде второго не станет. Именно в этом и заключается мое непонимание! Касаемо Э.Д.С. и напряжения, огромное спасибо, что объяснили, буду пробовать вникать дальше самостоятельно, а вот по поводу движения электронов прошу Вас сделать ещё один подход)))) Дай бог последний)) Спасибо!

[zam2]

Source of the post Почему избыток на аноде батареи получается больше, чем на аноде элемента, в моем воображении больший избыток не получится потому как электроны с анода одного элемента перетекают на катод другого элемента и взаимодействуют с ионами...

Вы совершенно правы, а я ошибся.
Действительно, концентрация "избыточных" электронов на электроде будет одна и та же, один у нас элемент или много последовательно соединенных элементов. И напряженность электрического поля внутри батареи остается такой же. А изменяется расстояние, на которое нужно перенести электрон с одного электрода на другой. А работа, как известно, есть произведение силы на перемещение. Так вот, именно перемещение зависит от числа элементов в батарее.

И я понял, откуда у меня эта ошибка. Из наивных детских представлений. Я тогда рассуждал так. Вот если бы у меня была тысяча батареек, я бы их соединил последовательно, получил бы напряжение 3000 вольт, и у меня кончик притягивал бы бумажки, как наэлектризованная расческа. Так не будет.

Source of the post ... а вот по поводу движения электронов прошу Вас сделать ещё один подход...

Да сколько угодно, иначе зачем я форум посещаю?

[SFResid]

Source of the post
Вот если бы у меня была тысяча батареек, я бы их соединил последовательно, получил бы напряжение 3000 вольт, и у меня кончик притягивал бы бумажки, как наэлектризованная расческа. Так не будет.

Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

[zam2]

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

[SFResid]

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

Source of the post

Source of the post Это как же "Так не будет"? Ещё как будет! И не только будет, но и есть. Например, промышленность выпускает "электростатические" вольтметры, действие которых основано именно на таком притяжении (не "бумажек", разумеется). И если взять такой вольтметр с пределом 30 вольт, его "стрелка" отклонится, скажем, от 4-х последовательно соединённых 1.5-вольтовых батареек и покажет 6 вольт. А бумажки очень хорошо притягиваются к "кончику" от источника 10 кВ (такое можно получить от блока строчной развёртки телевизора или бобины зажигания; наэлектризованная расческа, кстати, тоже, столько "даёт", померить только нечем).

SFResid! Я не согласен.
Рассмотрим самый простой химический источник тока (от самого господина Вольта).

На графиках изображено распределение по длине источника электрического потенциала, напряженности электрического поля, объемной плотности электрического заряда.
А теперь соединим два элемента последовательно. Получим батарею.

Э.Д.С. удвоилась. Но плотность заряда на клеммах не изменилась.
Электростатическое поле вокруг батареи останется крайне слабым, сколько бы элементов мы не соединили.
По-моему так.
Электростатический вольтметр и источники с другим принципом действия - это другая история.

Я хотел сказать, что "детским" (точнее, вынесенным из школьного курса) является именно представление о некоем принципиальном различии между электричеством "статическим" (полученным трением о расчёску и т. п.) и "гальваническим" (полученным от батареи, генератора, трансформатора...). Никакого различия нет!

[DmitriySpb]

Добрый день! Ребят, огромное Вам спасибо, что проявили интерес к моему вопросу и что он (вопрос) даже сподвиг на небольшую дискуссию!
В принципе теперь стало более понятно, то что последовательное соединение вынуждает заряд проходить больший путь действительно выглядит логичной причиной увеличения напряжения - больше расстояние - больше работа! Вот только я совсем не могу понять почему я не мог найти этой информации в школьных учебниках по физике, да и вообще на просторах интернета??? Плохо искал или следствия подобного плана должны укладываться в голове сами собой (в голове детей, которые проходят это в школе)???