Rob's web

Spanning

De elektrische spanning, anders bekend als het elektrische potentiaalverschil (aangegeven als ΔV en in het SI uitgedrukt in volt) is het potentiaalverschil tussen twee punten, d.w.z., het verschil in elektrische potentiële energie per eenheid lading tussen twee punten.

Een elektrische spanning kan veroorzaakt worden door:

Spanning kan ook ontstaan bij een combinatie van deze drie oorzaken.

Spanning en energie

Spanning is gelijk aan de arbeid die in een statisch elektrisch veld zou moeten worden verricht, per eenheid lading, om die lading van het ene naar het andere punt te bewegen. Een spanning kan ofwel een energiebron (elektromotorische kracht) dan wel verloren of opgeslagen energie (spanningsval) vertegenwoordigen.

Definitie van potentiaalverschil

Het potentiaalverschil wordt gedefinieerd als de hoeveelheid arbeid die per ladingseenheid verricht moet worden om een elektrische lading van het eerste punt naar het tweede punt te verplaatsen. Een equivalente definitie is de hoeveelheid arbeid die een eenheidslading kan verrichten die van het tweede naar het eerste punt stroomt. Voor de elektrische spanning wordt vaak het symbool U gebruikt, afgeleid van het Latijnse Urgere.

'Spanningsverschil' is een veel gebruikt onjuist woord voor potentiaalverschil of spanning. (Het is in theorie wel een bestaanbaar begrip, maar dan als bijvoorbeeld de ene batterij een spanning van 9 V levert en de andere een van 1,5 V. Die beide batterijen hebben dan een spanningsverschil van 7,5 V.)

Een elektrische spanning kan worden gemeten met een voltmeter. Een voltmeter kan alleen het potentiaalverschil tussen twee punten in een systeem bepalen; meestal wordt een gemeenschappelijke referentiepotentiaal van het systeem (zoals de aarde) gebruikt als een van de punten. De meting is het nauwkeurigst als de spanning in de tijd constant is.

Gelijkspanning en wisselspanning

Bij bovengenoemde toepassingen kan onderscheid gemaakt worden in technologie die gebruik maakt van gelijkspanning (DC, van direct current) en die gebruik maakt van wisselspanning (AC, van alternating current). Bij gelijkspanning is het teken van het potentiaalverschil steeds hetzelfde en in toepassingen meestal ook het niveau, terwijl bij wisselspanning het potentiaalverschil steeds van teken wisselt, veelal sinusvormig.

Gelijkspanning wordt veel gebruikt in toepassingen waar een relatief lage stroom voldoende energie levert. Het kan eenvoudig worden geleverd door een batterij en dus ook opgeslagen worden. Vanaf de 19e eeuw is de toepassing van gelijkspanning voor energiedistributie meer en meer verlaten ten gunste van wisselspanning, die als voordeel heeft dat zij met behulp van een transformator naar een ander niveau kan worden omgezet, zonder dat daarbij veel energie verloren gaat en energietransport over grote afstanden met minder verliezen gepaard gaat bij hoge spanningen. Voordeel is ook dat wisselspanning eenvoudiger/efficiënter is te gebruiken voor mechanische tractie d.m.v. elektromotoren.