Spanningsverschil

[Kabouter]

Nee, dit klopt niet. Spanning is een potentiaalverschil, geen ladingsverschil

Neem ipv van jouw batterij 2 vaten. 1 gevuld met water en 1 lege.

Zet hier een slang tussen en een kraantje om de boel af te sluiten.

Het volle vat bevat 4,5 liter water.

Als ik het kraantje open draai dan loopt er water van het volle vat naar het lege vat totdat er evenwicht is ontstaan.

In deze analogie kan je lezen:

Het volle vat heeft een lading van 4,5 (liter=coulomb)

Door het hoogteverschil (potentiaalverschil) gaat water stromen als ik het kraantje opendraai (1 liter per seconde zou hier zijn een stroom van 1 Ampère (Coulomb per seconde).

Het drukverschil tussen de vaten is hier je spanning.

Stel dat ik het kraantje niet helemaal open draai (weerstand) dan heb je ook een drukverlies over dat kraantje (spanningsval).

[aaargh]

Dus de ene pool heeft 9 coulomb en de andere pool 0 coulomb bij een 9-volts batterij

[Kabouter]

nee, de ene pool heeft een potentiaal van bv 0 [Volt].

De andere pool heeft een potentiaal van bv 9 [Volt].

Het aantal Coulomb is een maat voor de hoeveelheid lading (energie) de batterij heeft, dus hoe lang hij meegaat bij een bepaalde belasting.

Normaal wordt dat bij een batterij aangegeven in Ampère*uur.

1 [Ampère] is 1 [Coulomb/seconde]

[aaargh]

Maar hoe worden de elktronen dan versneld?

Dat kan toch alleeen maar doordat ze aangetrokken worden door een plus lading en afgestoten door een min lading

[Kabouter]

De drang van een geladen lichaam naar neutrale toestand heet potentiaal (symbool: V) en wordt uitgedrukt in de eenheid volt (V).

neutrale lichamen en de aarde hebben geen potentiaal (0 Volt);

lichamen met te weinig elektronen of m.a.w. positief geladen lichamen bezitten een positief potentiaal;

lichamen met te veel elektronen of m.a.w. negatief geladen lichamen bezitten een negatief potentiaal.

Tussen 2 lichamen met een verschillend potentiaal bestaat een drang naar vereffening van de ladingen.

De spanning tussen 2 geladen lichamen is het verschil van hun potentialen. De spanning wordt dus ook in volt aangegeven. Naarmate het ladingsverschil groter is, is de elektrische spanning groter.

Voorbeeld lood/zwavelzuurbatterij (de accu in je auto)

Aan de pluspool wordt Looddioxide in zwavelzuur milieu omgezet in Loodsulfaat

Aan de minpool wordt Lood in zwavelzuur milieu omgezet in loodsulfaat

De potentialen voor deze redoxkoppels:

Koppel PbO2/PbSO4 heeft een potentiaal van 1,69 [Volt]

Koppel PbSO4/Pb heeft een potentiaal van - 0,36 [Volt]

1,69 - (-0,36) = 2,05 [V].

Een loodzwavelzuur batterij heeft dus een spanning van 2 Volt per cel,

(6 cellen voor een 12 [V] accu).

Dit is dus drijvende kracht voor de batterij.

De hoeveelheid lood die geoxideerd kan worden is een maat voor je hoeveelheid lading (Coulombs).

Als dit nog niet duidelijk is dan moet je bovenstaand voorbeeld van de vaten met water nog maar eens doorlezen.

[aaargh]

Maar waar komt die drang dan vandaan?

Bij water is dat eenvoudig omdat water aangetrokken wordt door de aarde en dus een evenwichtstoestand probeert te verkrijggen.

[Bert]

Maar waar komt die drang dan vandaan?

Bij water is dat eenvoudig omdat water aangetrokken wordt door de aarde en dus een evenwichtstoestand probeert te verkrijggen.

En bij electronen is het een electrisch veld. Als je een batterij van U=1,5 V hebt waar je een lampje tussen de beide polen aansluit dan gaat daar een stroom doorheen lopen omdat er in de geleider van de plus naar de min pool een electrisch veld heerst.

Dat electrisch veld verricht, door de electronen van min naar plus te laten stromen arbeid (en zet electrische energie om in licht en warmte). Stel dat je het lampje een bepaalde tijd Δt hebt laten branden en dat er in die tijd C coulomb aan lading door het lampje is gestroomd (er geldt natuurlijk C=I∙Δt) de De arbeid die het electrisch veld verricht is precies U∙C. Daarom is de potentiaal gedefineerd op deze wijze. Zoals de gravitatie potentiaal aangeeft hoeveel arbeid er wordt verricht op een massa van 1 kg die wordt verplaatst zo geeft de electrische potentiaal aan hoeveel arbeid er wordt verricht op 1 coulomb als die zich verplaatst in een electrisch veld.

[aaargh]

Maar waar komt die drang dan vandaan?

Bij water is dat eenvoudig omdat water aangetrokken wordt door de aarde en dus een evenwichtstoestand probeert te verkrijggen.

En bij electronen is het een electrisch veld. Als je een batterij van U=1,5 V hebt waar je een lampje tussen de beide polen aansluit dan gaat daar een stroom doorheen lopen omdat er in de geleider van de plus naar de min pool een electrisch veld heerst.

Dat electrisch veld verricht, door de electronen van min naar plus te laten stromen arbeid (en zet electrische energie om in licht en warmte). Stel dat je het lampje een bepaalde tijd Δt hebt laten branden en dat er in die tijd C coulomb aan lading door het lampje is gestroomd (er geldt natuurlijk C=I∙Δt) de De arbeid die het electrisch veld verricht is precies U∙C. Daarom is de potentiaal gedefineerd op deze wijze. Zoals de gravitatie potentiaal aangeeft hoeveel arbeid er wordt verricht op een massa van 1 kg die wordt verplaatst zo geeft de electrische potentiaal aan hoeveel arbeid er wordt verricht op 1 coulomb als die zich verplaatst in een electrisch veld.

En waardoor wordt dat elektrisch veld veroorzaakt?

[Bert]

En waardoor wordt dat elektrisch veld veroorzaakt?

Voor het antwoord op dat soort vragen moet je altijd terug naar de bron van het electrische veld: de lading. Bij de positieve pool van de batterij is een tekort aan electronen en bij de negatieve pool zijn er te veel.