4.2 Spanningsbronnen

• Mens & Natuur
• Middelbare school
• vmbo k
• Leerjaar 2

4.2 Spanningsbronnen

Leerdoelen

4.2.1 Je kunt beschrijven hoe je spanning meet.

4.2.2 Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen spanning en stroomsterkte.

4.2.3 Je kunt een aantal spanningsbronnen noemen.

4.2.4 Je kunt de spanning berekenen als je batterijen in serie schakelt.

4.2.5 Je kunt uitleggen wat er gebeurt als je een elektrisch apparaat niet op de juiste spanning aansluit.

4.2.6 Je kunt de werking van een dynamo uitleggen. 

In iedere stroomkring zit een spanningsbron. Batterijen en accu’s zijn hier voorbeelden van. Spanningsbronnen zorgen ervoor dat lampen branden en elektrische apparaten werken. Ook de panelen met zonnecellen die je op veel daken ziet, zijn spanningsbronne

Spanning

 Je kunt een elektrische spanning vergelijken met de spanning van een opgeblazen ballon. Als je een ballon ver opblaast, krijgt hij een hoge spanning (afbeelding 1). Er komt een grote druk op de ballon te staan. Dat voel je als je op de ballon duwt. Het rubber staat dan strakgespannen. Als je een ballon maar halfvol blaast, is de spanning veel lager. Het rubber geeft dan gemakkelijk mee.

Als je het tuitje van een ballon een eindje opent, stroomt er lucht uit de ballon. Hierdoor neemt de spanning van de ballon af. De lucht die uit de ballon stroomt, kun je vergelijken met elektrische stroom. De stroomsterkte is dan de hoeveelheid lucht die in één seconde uit de ballon stroomt. Als de spanning afneemt, wordt ook de stroomsterkte kleiner. Een tijdje later is de spanning helemaal weg en stroomt er geen lucht meer uit de ballon.

Condensator

Een condensator is een elektrisch onderdeel dat zich net zo gedraagt als een ballon. Je kunt een condensator opladen door er lading in op te slaan. De spanning neemt dan toe tot er geen lading meer bij kan. Daarna kun je de condensator ontladen. Alle lading loopt dan weg en de spanning neemt af tot nul.

Condensatoren worden veel gebruikt in elektronica. De flitser op je mobiel werkt bijvoorbeeld met een condensator. Maar condensatoren zijn niet geschikt om apparaten op te laten werken. Dat komt doordat ze alleen lading kunnen opslaan en afgeven. Net als een ballon. Om een apparaat te laten werken, is een constante elektrische stroom nodig. En dus een spanning die steeds even groot blijft.

Batterijen

Batterijen en accu’s leveren wel een gelijkblijvende spanning (afbeelding 3). Als je een batterij gebruikt, dan stroomt er steeds lading uit de batterij de stroomkring in. Toch verandert de spanning daardoor niet. Dat komt doordat in een batterij voortdurend nieuwe lading vrijkomt. Daardoor blijft de spanning steeds even groot. Een batterij is daarom een spanningsbron.

De lading die uit een batterij stroomt, komt van stoffen binnen in de batterij. Die stoffen worden daarbij langzaam opgebruikt. Als ze bijna op zijn, kunnen ze niet genoeg lading meer produceren. De spanning begint dan af te nemen. Je zegt dan dat de batterij bijna leeg is.

Herbruikbare batterij

Gewone batterijen kun je maar één keer gebruiken. Die gooi je weg na gebruik. Er zijn ook herbruikbare batterijen. Die kun je opladen, waarna ze weer spanning kunnen leveren. Opladen doe je door de stroom er in omgekeerde richting doorheen te sturen. Daardoor worden de veranderingen in de batterij teruggedraaid. De oorspronkelijke stoffen komen dan weer terug. Bij gewone batterijen zijn de veranderingen niet om te keren.

Batterijen in serie schakelen

Het achterlicht van een fiets heeft 3,0 volt nodig om met genoeg licht te branden. Dat is twee keer 1,5 volt. Als je twee penlite-batterijen op de juiste manier achter elkaar legt, dan krijg je 3,0 volt. Door batterijen achter elkaar te leggen, kun je de spanning vergroten. Dat noem je: batterijen in serie schakelen.

Spanning berekenen

Je wilt batterijen in serie schakelen. Dan leg je de plus van batterij 2 tegen de min van batterij 1. De spanning die je nu krijgt, kun je uitrekenen. Je moet de spanning van de batterijen optellen. Als je drie batterijen in serie schakelt, dan is de spanning: 1,5 + 1,5 + 1,5 volt = 4,5 volt. Je kunt ook berekenen: 3 × 1,5 volt = 4,5 volt.

 

1,5      +     1,5    +      1,5    =

+       - +    - +    -

De juiste spanning gebruiken

Een ouderwets fietslampje is ontworpen voor een spanning van 6 V. Op die spanning brandt het lampje goed. Als je het lampje aansluit op 1,5 V, brandt het heel zwak. En als je het aansluit op 12 V, brandt het door. Het lampje gaat dan kapot. Het lampje werkt alleen goed op de juiste spanning.

De meeste huishoudelijke apparaten zijn ontworpen voor een spanning van 230 volt. 230 volt is de spanning van de stopcontacten in huis.

De Dynamo

De dynamo is net als de batterij een spanningsbron. 

Een spanningsbron geeft elektriciteit.

Bij oudere fietsen kun je de dynamo zien.

 Als je fietst, dan draait het wieltje rond. 

Als het wieltje van een dynamo tegen de band van een fiets komt, moet je zwaarder trappen. 

De dynamo geeft nu een spanning van ongeveer 6 volt.

Een dynamo is een magneet en een spoel van koperdraad. Een spoel is een draad die een aantal keren ergens omheen is gedraaid.

 De spoel zit dus om de magneet, maar raakt deze niet. Als de magneet draait, wordt in de spoel spanning opgewekt en gaat het fietslampje branden. Hoe sneller de magneet ronddraait, hoe groter de spanning is die de dynamo levert, en hoe feller het licht.  De spanning kun je ook vergroten door het aantal windingen op de spoel te vergroten.

Aan het werk! NOVA

Wat? 4.2  Spanningsbronnen - opdrachten 1 t/m 15

Hoe? Als het bord op rood staat werk je alleen en in stilte.

Als het bord op groen staat mag je fluisterend overleggen met je buurman. 

Heb je vragen? Steek je hand op en ik kom bij je. 

Klaar? Test Jezelf!