Batterijen: spanning, stroomsterkte, capaciteit

Herre stelde deze vraag op 13 januari 2022 om 12:51.

Blijft de spanning over de twee Polen van de batterijen altijd hetzelfde?

Waardoor gaat een batterij na een tijdje leeg?

Wat zijn de definities van spanning, stroomsterkte en capaciteit?



Mijn natuurkundeleraar zei dat er ook soms elektronen van plus naar min stromen. Als je dan aanneemt dat één ampère één elektron is, is de netto stroomkracht dan 8 ampère als er  10 elektronen van - naar plus stromen en 2 van plus naar min?


Kan iemand mij helpen bij deze vragen? Ik zou het erg waarderen.


Reacties

Theo de Klerk op 13 januari 2022 om 13:22
Dit zijn deels vragen die je op internet (en zeker in deze vraagbaak) al voor jezelf kunt oplossen.
Maar:

> Blijft de spanning over de twee Polen van de batterijen altijd hetzelfde?
in principe wel, in praktijk neemt deze een weinig af tot de batterij "leeg" blijkt

> Waardoor gaat een batterij na een tijdje leeg?
Omdat het chemische omzettingsproces (dat bij oplaadbare batterijen grotendeels weer teruggedraaid kan worden) stopt omdat alle chemische reactiematerialen "op zijn". Zoals brandstof in een tank na verbranding "op" is. 

> Wat zijn de definities van spanning, stroomsterkte en capaciteit?
spanning = beschikbare elektrische energie per eenheid van lading (=1 coulomb = 6.3.1019 elektronen)
stroomsterkte = passeren van hoeveelheid lading per seconde door een oppervlak (1A = 1 C/s), vergelijk hoeveelheid water die langs een punt van een rivier stroomt in een seconde
capaciteit = totale hoeveelheid lading (veel al in Ah uitgedrukt: hoeveel uur een stroom van 1 A kan worden geleverd. Stroom = C/s  h = 3600 s, dus Ah heeft de "dimensie" van lading)


> Mijn natuurkundeleraar zei dat er ook soms elektronen van plus naar min stromen.
Ja - dat gebeurt bij "opladen" van herlaadbare batterijen. Elektronen krijgen dan (uit lichtnet) voldoende energie om tegen de gebruikelijke stroom in te gaan. Vergelijk een bal op een heuvel. Die kan alleen naar beneden rollen. Maar met extra energie van jou kun je hem ook de heuvel opduwen.

> Als je dan aanneemt dat één ampère één elektron is, is de netto stroomkracht dan 8 ampère als er 10 elektronen van - naar plus stromen en 2 van plus naar min?
Dat is dus niet zo. 1 A = 6,3.1019 elektronen. 
Stromen gaan ook niet tegen elkaar in: het spanningsverschil bepaalt de richting van de stroom. Bij afspraak gaat stroom van + naar -  (en feitelijk de elektronen de andere kant op). 8A is dus niet 10A de ene kant op en 2 A de andere kant op. De stroomsterkte wordt bepaald door de behoefte.

Een LED lampje op een batterij van 1,5 V zal bijv. 50 uur branden. Dan is de batterij "leeg". Alle energie erin (=hoeveelheid lading x energie/lading = capaciteit x spanning) is gebruikt.
Een race-autootje zal op dezelfde batterij, met dezelfde capaciteit (en dus hoeveelheid lading) misschien 0,5 uur rijden voor de batterij leeg is. 
De auto "consumeert" dus 100x sneller de energie in de batterij dan de LED lamp. De stroomsterkte is 100x groter - de energie moet 100x sneller beschikbaar zijn. De batterij is dan ook 100x sneller uitgeput of "leeg".  Maar uiteindelijk hebben ze precies dezelfde hoeveelheid energie  gebruikt.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft vierentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)