Elektrische spanning
Stroomsterkte en spanning
De stroomsterkte I (in Ampère (A)) is de hoeveelheid elektronen die per tijdseenheid voorbij komt. Dit is te berekenen met de formule: I = ΔQ / t.
De stroomsterkte is te meten met een Ampèremeter. Deze Ampèremeter zet je in de stroomkring, zodat je kan meter hoeveel elektronen er per seconde langskomen.
De spanning U (in Volt (V)) is de hoeveelheid elektrische energie per elektron. Dit is te berekenen met de formule: U = ΔE / Q.
De spanning is te meten met een voltmeter. Om de spanning te meten zet je de voltmeter over het lampje. Deze voltmeter meet dan hoeveel elektrische energie de elektronen bij zich hebben voordat ze door het lampje gaan en meet hoeveel energie de elektronen bij zich hebben nadat ze door het lampje heen zijn gegaan.
Spanningsbronnen
- Gelijkspanningsbronnen: de pluspool is altijd hoger dan de minpool. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een accu of een batterij. Bij een gelijkspanningsbron kan men spreken over een capaciteit C uitgedrukt in mAh. Stel een bron heeft een capaciteit van 1800 mAh wil dit zeggen dat deze bron een stroomsterkte van 1800 mA kan leveren 1 uur lang. Ook komt 1800 mAh overeen met een stroomsterkte van 900 mA, dat 2 uur lang geleverd kan worden. Bij een gelijkspanningsbron is U constant.
- Wisselspanningsbronnen: één pool heeft een spanning van 0 V en de andere pool wordt afwisselend plus en min. Dit is bijvoorbeeld het geval bij een dynamo of een stopcontactspanning. Bij een wisselspanningsbron wisselt U steeds tussen twee bepaalde waardes.
De overeenkomsten tussen een gelijkspanningsbron en een wisselspanningsbron is dat ze beide energie verplaatsen. Ook hebben beide spanning en stroomsterkte en is er een stroomkring nodig om de stroom te laten lopen.
De verschillen tussen een gelijkspanningsbron en een wisselspanningsbron is dat bij gelijkstroom de elektronen altijd dezelfde kant op lopen, terwijl bij wisselstroom de elektronen continu van richting veranderen.
Energie opwekken met een dynamo
Met behulp van een dynamo kan je wisselspanning opwekken. Als je dit uitzet in een (U,t)-diagram krijg je een golfbeweging. Hierin is dus ook te zien dat de spanning het ene moment positief is en het andere moment negatief is.
In een dynamo zit een magneet. Deze magneet wordt rondgedraaid door de bewegingsenergie. Deze magneet bevindt zich in een kern van ijzer, waaronder een spoel gewikkeld om een stuk van die ijzeren kern. Als de magneet gaat draaien, is er een wisselend magnetisch veld, wat zorgt voor een spanning, wat een stroom laat lopen door de spoel heen.
Serieschakeling
Op afbeelding 1 is een serieschakeling te zien. Er zijn hier drie lampjes naast elkaar in serie geschakeld en er is een spanningsbron aangesloten over lampje 1. Elektische apparaten zijn achter elkaar geschakeld. Voor een serieschakeling geldt:
Ibron = I1 = I2 = I3 = Itot
Ubron = U1 + U2 + U3 = Utot
Gaat lampje 1 uit, dan gaan alle lampjes uit, doordat de stroomkring is onderbroken.
(Afbeelding 1)
Parallelschakeling
Op afbeelding 2 is een parallelschakeling te zien. Er zijn hier drie lampjes boven elkaar geschakeld, eigenlijk zijn er drie aparte stroomkringen. Elektrische apparaten zijn parallel geschakeld. Voor een parallelschakeling geldt:
Ibron = I1 + I2 + I3 = Itot
Ubron = U1 = U2 = U3 = Utot
Er zijn hier drie stroomkringen, dus gaat 1 lampje uit, dan blijven de andere 2 branden.
(Afbeelding 2)
