Spanning en stroom in een praktisch circuit

Omdat het energie kost om lading te dwingen tegen de weerstand in te stromen, zal er spanning optreden (of "vallen") tussen alle punten in een circuit met weerstand ertussen.

Het is belangrijk op te merken dat hoewel de hoeveelheid stroom (dwz de hoeveelheid lading die elke seconde langs een bepaald punt beweegt) uniform is in een eenvoudig circuit, de hoeveelheid spanning (potentiële energie per eenheid lading) tussen verschillende sets punten in een enkel circuit kan aanzienlijk variëren:

Neem deze schakeling als voorbeeld. Als we vier punten in dit circuit labelen met de nummers 1, 2, 3 en 4, zullen we zien dat de hoeveelheid stroom die door de draad tussen de punten 1 en 2 wordt geleid precies hetzelfde is als de hoeveelheid stroom die door de lamp wordt geleid (tussen punt 2 en 3). Dezelfde hoeveelheid stroom gaat door de draad tussen punten 3 en 4, en door de batterij (tussen punten 1 en 4).

We zullen echter zien dat de spanning tussen twee van deze punten recht evenredig is met de weerstand binnen het geleidende pad tussen die twee punten, aangezien de hoeveelheid stroom langs elk deel van het pad van het circuit hetzelfde is (wat voor deze eenvoudige schakeling is dat wel).

In een normaal lampcircuit zal de weerstand van een lamp veel groter zijn dan de weerstand van de verbindingsdraden, dus we mogen een aanzienlijke hoeveelheid spanning verwachten tussen de punten 2 en 3, met heel weinig tussen de punten 1 en 2, of tussen 3 en 4. De spanning tussen punten 1 en 4 is natuurlijk de volledige hoeveelheid "kracht" die door de batterij wordt geboden, die slechts iets groter zal zijn dan de spanning over de lamp (tussen punten 2 en 3).

Dit is weer analoog aan het waterreservoirsysteem:

Tussen de punten 2 en 3, waar het vallende water energie afgeeft aan het waterrad, is er een drukverschil tussen de twee punten, wat de weerstand tegen de waterstroom door het waterrad weerspiegelt. Van punt 1 naar punt 2, of van punt 3 naar punt 4, waar water vrij stroomt door reservoirs met weinig tegenwerking, is er weinig of geen drukverschil (geen potentiële energie). De waterstroom in dit continue systeem is echter overal hetzelfde (ervan uitgaande dat de waterstanden in zowel de vijver als het reservoir niet veranderen):door de pomp, door het waterrad en door alle leidingen.

Zo is het ook met eenvoudige elektrische circuits:de stroom is op elk punt in het circuit hetzelfde, hoewel de spanningen tussen verschillende sets punten kunnen verschillen.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad elementaire circuits