| Spanning, ook wel elektrisch potentiaalverschil genoemd, is de druk die elektronen door een geleider duwt. Het is de drijvende kracht achter elektrische stroom. Om te begrijpen hoe het werkt, overweeg deze analogieën:
* Wateranalogie: Stel je een watertank voor met een pijp aan de onderkant. De hoogte van het water in de tank vertegenwoordigt de spanning. Hoe hoger het waterniveau (hogere spanning), hoe groter de druk die het water door de leiding duwt. De stroom van water is analoog aan elektrische stroom.
* Mechanische analogie: Denk aan een gewicht op een katrol. De potentiële energie van het gewicht als gevolg van de zwaartekracht is analoog aan spanning. Hoe hoger het gewicht, hoe groter de potentiële energie en hoe sterker de kracht die het naar beneden trekt. Deze kracht is vergelijkbaar met de "duw" van spanning op elektronen.
In termen van natuurkunde:
Spanning is het verschil in elektrische potentiële energie tussen twee punten in een circuit. Dit verschil komt voort uit een scheiding van lading. Elektronen hebben een negatieve lading, en wanneer ze zich ophopen in een bepaald gebied, wordt dat gebied negatief geladen ten opzichte van een ander gebied met een tekort aan elektronen (een positieve lading). Dit verschil in lading creëert een elektrisch veld dat een kracht uitoefent op de elektronen, waardoor ze van het gebied met een hogere elektronenconcentratie (negatief potentieel) naar het gebied met een lagere concentratie (positief potentieel) worden geduwd.
* Eenheden: De spanning wordt gemeten in volt (V). Eén volt wordt gedefinieerd als één joule (J) energie per coulomb (C) lading. (1 V =1 J/C) Dit betekent dat één volt het potentiaalverschil vertegenwoordigt dat één coulomb lading één joule energie oplevert.
* Spanningsbronnen: Verschillende bronnen zorgen voor spanningsverschillen, waaronder:
* Batterijen: Door chemische reacties in een batterij worden de ladingen gescheiden, waardoor er een potentiaalverschil ontstaat tussen de polen van de batterij.
* Generatoren: Deze gebruiken mechanische energie (bijvoorbeeld van turbines) om magneten in de buurt van draadspoelen te bewegen, waardoor een spanning wordt geïnduceerd.
* Zonnecellen: Deze zetten lichtenergie om in elektrische energie, waardoor er een spanningsverschil ontstaat.
* Voedingen: Deze zetten AC (wisselstroom) om in DC (gelijkstroom) en regelen de spanning.
Samengevat: Spanning is zelf geen ladingsstroom; het is het *potentieel* voor het stromen van lading. Het is de elektromotorische kracht (EMF) die de druk creëert die de beweging van elektronen aandrijft, wat een elektrische stroom vormt. Hoe hoger de spanning, hoe groter de druk, en doorgaans (maar niet altijd), hoe groter de stroom als de weerstand hetzelfde blijft (de wet van Ohm). |