Spanning en spanningsbronnen

Een spanningsbron geeft de lading energie mee. Bij elk apparaat staat de lading een deel van die energie af. Hoeveel energie dat per coulomb is, heet de spanning.

15 min

Na deze les kun je

uitleggen wat spanning is
een stroommeter en een spanningsmeter op de juiste manier in een schakeling tekenen
rekenen met de capaciteit van een batterij of accu

Dit weet je al

Lading en stroomsterkte (les 2.2a).

Spanning

De spanning $U$ is de energie die de bron aan elke coulomb lading meegeeft. De eenheid is de volt: 1 V = 1 J/C. Een batterij geeft vaak 1,5 V, een autoaccu 12 V, het stopcontact 230 V.

Er loopt alleen stroom als er een spanningsbron in een gesloten kring zit.

Meten

De stroommeter (A) zet je in serie met het apparaat: alle stroom moet erdoor.
De spanningsmeter (V) zet je parallel aan het apparaat: hij meet het verschil in energie per coulomb vóór en ná het apparaat.

Sluit de plus van een meter aan op de kant van de pluspool van de bron.

Een stroommeter (A) in serie met het lampje en een spanningsmeter (V) parallel aan het lampje.

Capaciteit

Op een batterij of accu staat de capaciteit in ampère-uur (Ah) of milliampère-uur (mAh). Een accu van 63 Ah kan bijvoorbeeld 9 uur lang 7 A leveren (9 × 7 = 63).

\displaystyle t = \frac{\text{capaciteit}}{I}

Met de capaciteit in Ah en

I

in A krijg je

t

in uur.

✎Voorbeeld: hoelang brandt het lampje?

Een oplaadbare batterij heeft een capaciteit van 2400 mAh. Hij levert een stroom van 0,30 A. Bereken hoelang dat kan.

Reken om: 2400 mAh = 2,4 Ah.
De tijd:

\begin{aligned} t &= \frac{2{,}4}{0{,}30} \\ &= 8{,}0\ \text{h} \end{aligned}

!Meter verkeerd om

Een stroommeter parallel zetten geeft bijna kortsluiting: de meter heeft een heel kleine weerstand. Een spanningsmeter in serie zetten laat bijna geen stroom door: het lampje gaat uit.

Even controleren

Snap je het?

Wat betekent een spanning van 12 V?

Een accu van 80 Ah levert 140 A aan een startmotor. Hoelang kan dat?

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 2.3 leer je waarom het ene apparaat bij dezelfde spanning meer stroom doorlaat dan het andere: de weerstand.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.

$Q = I \cdot t$	lading is stroomsterkte keer tijd Binas
capaciteit = $I \cdot t$ in A · h	de capaciteit is een hoeveelheid lading, in ampère-uur
$t = \frac{\text{capaciteit}}{I}$	deel door $I$

Grootheid	Symbool	Eenheid
lading	$Q$	coulomb (C)
stroomsterkte	$I$	ampère (A)
spanning	$U$	volt (V)
weerstand	$R$	ohm (Ω)
vermogen	$P$	watt (W)
energie	$E$	joule (J) of kilowattuur (kWh)
tijd	$t$	seconde (s) of uur (h)
capaciteit van een batterij	—	ampère-uur (Ah)

Formule	Betekenis	Bron	Les
$\displaystyle I = \frac{Q}{t}$	stroomsterkte	Binas	2.2a
$\displaystyle t = \frac{\text{capaciteit}}{I}$	gebruiksduur van een batterij	Zelf afleiden	2.2b
$\displaystyle U = I \cdot R$	wet van Ohm	Binas	2.3a
$\displaystyle R = \frac{1}{a}$	weerstand uit de steilheid	Zelf afleiden	2.3a
$\displaystyle I_\text{tot} = I_1 = I_2 = \ldots$	stroomsterkte in serie	Binas	2.4a
$\displaystyle U_\text{tot} = U_1 + U_2 + \ldots$	spanning in serie	Binas	2.4a
$\displaystyle R_\text{tot} = R_1 + R_2 + \ldots$	vervangingsweerstand in serie	Binas	2.4a
$\displaystyle U_\text{tot} = U_1 = U_2 = \ldots$	spanning parallel	Binas	2.4b
$\displaystyle I_\text{tot} = I_1 + I_2 + \ldots$	stroomsterkte parallel	Binas	2.4b
$\displaystyle \frac{1}{R_\text{tot}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \ldots$	vervangingsweerstand parallel	Zelf afleiden	2.4b
$\displaystyle P = U \cdot I$	elektrisch vermogen	Binas	2.5a
$\displaystyle E = P \cdot t$	elektrische energie	Binas	2.5a
$\displaystyle 1\ \text{kWh} = 3{,}6 \cdot 10^6\ \text{J}$	kilowattuur	Zelf afleiden	2.5a