Dag Jesse,

Als ze je nu proberen uit te leggen over spanning en stroom dan moet dat haast onderbouw klas twee of maximaal drie zijn en dan is dit onderwerp op deeltjesniveau volgens mij te hoog gegrepen voor jou. 

Maar ik wil het wel eens anders proberen. Pakken we een iets groter deeltje:

Stel je een elektron voor als een watermolecuul, en stel je dat watermolecuul voor als een balletje.
Stel je een stroomdraad (geleider) voor als een waterslang helemaal gevuld met balletjes. Je kunt de balletjes een klein beetje indrukken, maar niet veel. Wat gebeurt er als je aan één kant van de slang een beetje tegen die balletjes duwt, je propt er een balletje bij? Tja, dat balletje duwt tegen het volgende balletje, dát weer tegen het volgende etc, en niet veel later (bij elektronen zelfs bijna aan de lichtsnelheid) voelt dat laatste balletje aan het andere eind van de slang óók dat er tegen hem geduwd wordt. En die floept uit de slang.

Dus, door een druk uit te oefenen op dat eerste balletje duw je tegelijkertijd ook tegen dat laatste balletje, je duwt eigenlijk tegen álle balletjes in de slang. Je oefent een DRUK uit op die balletjes.

een batterij oefent zo druk uit op de elektronen in een geleider. Dat noemen we dan de spanning. Hoe harder (met hoe meer kracht) er geduwd wordt, hoe hoger de spanning.

Doordat je tegen het eerste balletje duwt, schuiven ze állemaal een beetje op. Er ontstaat weer ruimte aan het begin van de slang, je propt er weer een balletje bij, aan de andere kant floept er weer een uit, er ontstaat weer ruimte, je propt etc etc etc.

Terwijl iemand anders zo voor jou doorgaat met balletjes proppen ga jij eens halverwege die slang staan. Wat zie jij gebeuren in die slang? Er komen steeds maar balletjes voorbij, ze stromen als het ware langs je waarnemingspunt. Je ziet een balletjesstroom langskomen. Hoe meer balletjes per seconde er langs komen, hoe groter die stroomsterkte.

Eén probleem: als je er steeds maar balletjes in blijft proppen, en aan de andere kant raak je ze kwijt, dan is het op een goed moment gewoon óp. Dat geldt des te sterker voor elektronen. Maar, als je ze aan de uitgang weer kunt opvangen, is alles wat je nog hoeft te doen de opgevangen balletjes terug aan de goede kant in de slang te proppen. Zolang je maar voldoende energie hebt om dat vol te houden blijft de stroom op gang. Je hebt een stroomkring gebouwd. De balletjes raken nooit meer op, alles wat je nodig hebt om de stroom op gang te houden is energie om maar balletje voor balletje op te vangen en er weer kracht op uit te oefenen om ze er weer in te proppen.

Jij, die de balletjs opvangt en er weer in propt, bent de veroorzaker (bron) van die druk op die balletjes, je bent de spanningsbron.

Hoe harder je tegen de balletjes duwt, (hoe hoger de spanning) hoe sneller je ze er een voor een in kunt proppen. Hoe hoger de spanning, hoe meer balletjes er iedere seconde die slang ingaan, hoe groter de stroomsterkte.

Kun je zelf bedenken hoe je in die slang met balletjes voor een weerstand zorgt ??

Als je nou dat idee van die balletjesstroomkring kunt volgen, moet je eens naar je fietsketting kijken. Het tandwiel van de trapas trekt aan een schakel, die trekt aan de volgende schakel enz, net zolang tot je heel de ketting rond bent. De schakels raken nooit op, alles wat je hoeft te doen is zorgen voor genoeg energie om je spanningsbron, je trapas-tandwiel, aan de gang te houden. Hoe meer kracht je op je trappers zet, hoe meer kracht de schakels op elkaar uitoefenen, hoe sneller de ketting rond gaat. Lijkt ook als twee druppels water op een stroomkring.

Wordt het zo al een beetje duidelijker?

Groet, Jan

Hey,

Ja, ik begrijp het nu iets beter, maar hoe komt het dat de ene batterij meer druk kan uitoefenen dan de ander?

(ik zit trouwens in VWO4 en is ben best slim, al zeg ik het zelf)

Dag Jesse,Ik zal niet ontkennen dat je slim zou kunnen zijn hoor. Spanning is best een abstract begrip. Met alle respect, VWO 4 is nog een beetje vroeg voor de diepere achtergronden, want ook op hoger niveau blijft dat best abstract.

hoe komt het dat de ene batterij meer druk kan uitoefenen dan de ander

Bedoel je dit zuiver op batterijniveau (verschillen tussen soorten batterijen, dat wordt een chemisch verhaal, elektrodepotentialen van stoffen in elektrolyten, VWO6 stof als ik het wel heb), of op het gebied van spanningsbronnen in het algemeen?

Groet, Jan

Nouja, ik neem aan dat deze spanning "druk" ergens door ontstaat, en ik weet ook niet precies wàt er nu de druk uitoefent. Zijn het de elektronen die allemaal tegelijk naar de andere kant willen die spanning opwekken?

De spanning die er is koppel ik nu aan de elektronen die een bepaalde druk uitoefenen als ze van de - naar de + zijde bewegen. Maar, ik snap echter niet hoe deze spanning groter kan worden als het aantal Ampère gelijk blijft. Het aantal Coulombs per seconde blijft dan namelijk gelijk.

Zitten er bij een batterij die meer spanning opwekt meer elektronen aan de - kant dan bij een kleinere batterij? Aangezien ik geleerd heb dat hoe groter het verschil, hoe groter de aantrekkingskracht is.

Nou nee, die elektronen willen eigenlijk helemaal niks: ze worden afgestoten (weggeduwd) door de minpool, maar tegelijkertijd aangetrokken door de pluspool van de batterij (in het echt wordt er dus niet alleen geduwd.) Je spanningsbron moet je dus zien als een soort circulatiepomp zoals in een CV-installatie

Maar, ik snap echter niet hoe deze spanning groter kan worden als het aantal Ampère gelijk blijft. Het aantal Coulombs per seconde blijft dan namelijk gelijk.

Dát gebeurt ook niet tenzij je tegelijkertijd iets in de stroomkring verandert: de weerstand. Je zou een sterkere pomp in je CV-installatie kunnen monteren. Blijft de installatie (de stroomkring) verder onveranderd, dan zal de stroomsterkte wel degelijk groter worden: een twee keer zo sterke pomp geeft dan een twee keer zo grote stroomsterkte. Je zou wel tegelijkertijd een kraan in je circulatieleiding een eindje kunnen dichtdraaien: het water kan dan moeilijker langs die kraan: ondanks de hogere druk zal dan de stroomsterkte weer minderen. Vandaar ook de formule U=IxR

Zitten er bij een batterij die meer spanning opwekt meer elektronen aan de - kant dan bij een kleinere batterij? Aangezien ik geleerd heb dat hoe groter het verschil, hoe groter de aantrekkingskracht is.

Zo mag je het niet zien. IN een batterij spelen zich chemische (redox)reacties af, waarbij de ene reactie elektronen nodig heeft (die trekt ze aan), en de andere reactie elektronen nodig heeft (die duwt ze weg). Een batterij is dan zo gebouwd dat IN de batterij  de elektronen niet direct van de ene kant naar de andere kant kunnen. Dat moet buitenom: via een stroomkring die op beide kanten is aangesloten. Afhankelijk van de soort reacties die zich afspelen is de batterij dan sterker dan de andere: de reacties hebben een andere elektrodepotentiaal.

Ik denk dat ik het snap, als als de draad waardoor de stroom loopt 2 keer zo dik wordt, word de spanning dan ook kleiner?

In het geval van normale voedingsbronnen zoals lichtnet, batterijen enz. moet je er eerder van uitgaan dat die spanning een gegeven is. Als je de weerstand halveert, zal dus eerder de stroomsterkte verdubbelen.

Je kunt ook allerlei truuks uithalen om een zg stroombron te maken: dat is een type voeding dat er juist naar streeft om de stroomsterke juist zo constant mogelijk te houden. Dan zal wél gebeuren wat jij voorspelt

Oké, ik snap het idee erachter nu, toch is het me nog een beetje onduidelijk.

Hoe komt het bijvoorbeeld dat als je een draad vastpakt die onder stroom staat, je meer voelt als er een hogere spanning op staat. (als de andere variabelen constant blijven)

Hoe komt het dat het meer pijn doet als je harder op je vingers slaat met een hamer?

Een sterkere spanningsbron (hogere spanning) duwt harder tegen die elektronen. De weerstand van jouw lichaam is een min of meer constant gegeven. Door een hogere spanning zal er meer stroom door je lichaam gaan lopen.

Je laatste vragen komen steeds terug op die wet van ohm, U= I·R.