Wat is spanning precies?

Question

Ik heb bij de vraag 'Wat is spanning' gekeken, maar ik ben nog er nog niet zo zeker van dat ik het begrijp. Ik heb in mijn samenvatting de spanning zo gedefinieerd:

'Spanning U in (V) is de energie E in (J of kWh) die een elektron kost om een coulomb lading van minpool naar pluspool te brengen (de sterkte van aantrekkende en afstotende krachten), dus V=J/C. Een voltmeter is parallel geschakeld aan het apparaat waarover je de spanning wilt meten.'

Kunnen jullie hieraan wat toelichten? Verbeteren?

 · Accepted Answer

Het is denk ik het makkelijkst uit te leggen met een bal die op een bepaalde hoogt ligt. Een bal heeft dan een potentiele gravitationele energie van -m*g*h. Als de bal naar beneden valt dan wint hij aan kinetische energie. De hoeveelheid m kun je ook in eerste instantie weglaten en de veldsterkte voor elke hoogte geven (g*h).  Wil je dan de potentiele energie berekenen dan hoef je alleen nog maar de massa met die veldsterkte te vermenigvuldigen.
Voor elektriciteit zijn de  vergelijkjngen volkomen identiek, afgezien van de grootte van de constantes en de aanwezigheid van positieve of negatieve lading.

De elektrische potentiaal op een bepaalde plek is dus een grootheid die je alleen nog maar met de lading hoeft te vermenigvuldigen. De spanning is simpelweg het verschil tussen twee potentialen. Verplaats je een coulomb aan lading met een spanning van 1 Volt tussen A en B,dan heb je een energieverschil van 1 Joule. De elektrische kracht heeft dan dus een arbeid van Joule geleverd op die lading. Spanning is dus een maat voor het verschil in potentiële energie zonder vooraf de hoeveelheid lading op te geven.
 Stroom is de hoeveelheid lading per seconde, dus door spanning met stroom te vermenigvuldigen krijg je de hoeveelheid potentiele energie per seconde die je kwijt raakt, en dat is automatisch gelijk aan het arbeidsvermogen.

De absolute waarde voor de potentiaal is overigens niet belangrijk. Voor het aardoppervlak wordt meestal 0 Volt aangenomen, net zoals je bij m*g*h de zwaartekracht potentiële energie op het aardoppervlak 0 stelt. Het verschil tussen twee punten, de spanning is wel interessant.

 · Answer

Als je elektronen beschouwt ballen, kan je spanning het best voorstellen als een hoogteverschil.  Een bal die boven op een berg ligt wil naar beneden rollen.  Hij wil van hoog (hoge spanning of hoge potentiaal) naar laag (lagere spanning of lagere potentiaal).  Tussen de 2 plaatsen is er dus een hoogteverschil (spanningsverschil of potentiaalverschil).
Omgekeerd, als de bal beneden ligt en je wil hem naar boven op de berg brengen, dan kost je dat moeite (= het kost je energie = joules).  Hoe hoger de berg, hoe meer energie je nodig hebt om die bal daar te krijgen.  Dus hoe hoger het spanningsverschil hoe meer energie nodig om een elektron van lage naar hoge spanning te brengen.
Hoe zwaarder de bal, hoe meer energie het je kost om hem boven op de berg te brengen.  Dus hoe groter de lading (=hoe meer elektronen, hoe meer coulomb) hoe meer energie je nodig hebt om ze naar een hogere spanning te brengen.
En een voltmeter komt dan overeen met een hoogtemeter.
Zoals het in je samenvatting staat is het dus niet helemaal juist "Spanning U is de energie E die..." : je zegt immers ook niet "een hoogteverschil is de energie die het me kost om een bal omhoog te brengen" maar je zegt "om een hoogteverschil te overbruggen heb ik een hoeveelheid energie nodig die voor één bal gelijk is aan..."

 · Answer

Hmm, weer een taalverwarrende vraag.  Je hebt het vermoedelijk over 'elektrische spanning' maar dat is een vertaling van het Frans <voltage> en zelfs in het Engels bleef het initieel voltage.  In de Belgische scholen bleef het eigenlijk zelfs tot nog vrij recent ook 'voltage', maar bij jullie in Nederland werd heel snel gevraagd om het woord 'spanning' te gebruiken.

Ik moet daarom opnieuw op twee niveaus antwoorden:

De klant SP kan net zomin als ST uitgesproken worden door o.a. Spanjaarden, jawel Espanjaarden dus die er een E voor plakken.  We beseffen het niet, maar de SP is een van de moeilijkste klinkercombinaties en je hoort dan ook dikwijls kinderen WEPS zeggen ipv WEPS of ook omgekeerd hoor je bizar soms dat ze het dan wel kunnen en gaan ze naar de "SPYCHOLOOG" ipv "PSYCHOLOOG".

Daar gaat het ook over: het begrip komt van een overbrugging tussen twee zaken: spanbeton, maar ook in heel oud Nederlands is een span vooral de twee dieren (altijd paar, vandaar soms de afgeleide betekenis als 'paar' later) en al snel werd het het gedeelte dat zich opspant tussen bijv. de trekkende paarden en de kar erachter, waarvan ook de touwen dan straks "spannen".

Om die reden werd enkel in het Nederlands resoluut voor spanning gekozen, want in technisch Engels spreekt men niet zo graag van "voltage tension" omdat dat een typische tautologie wordt (2 X hetzelfde zeggen, niet als stijlfiguur hier).

Wel, zoals die paarden de touwen spannen en zo de kar naar zich toetrekken, zo manifesteert ook elektrische spanning zich en bizar genoeg is ook de min en plusvergelijking hier begrijpbaar: De paarden trekken, maar toch lijkt het of de kar zich positief vooruit beweegt (duwen is logischer en had de + en - wel juist gezet).  Dus het is strikt genomen de kracht waarmee het teveel aan kracht van een elektron, en nu juist technisch:

"Spanning = de vereiste ARBEID die in een statisch elektrisch veld nodig is, per eenheid lading, om die lading van het ene naar het andere punt te bewegen."

In het Engels: "Voltage, electrical potential difference, electric tension or electric pressure (denoted ∆V and measured in units of electric potential: volts, or joules per coulomb) is the electric potential difference between two points, or the difference in electric potential energy of a unit charge transported between two points."

In de Franse Wikipedia geef ik in opmerking waarom het begrip "tension/spanning" verwarrend werkt (zit aan maximum).

Wat is spanning precies?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (2)

Weet jij het beter..?