Elektrische spanning kan ontstaan op vele verschillende
manieren. De hoofdreden waarom er spanning kan ontstaan is door de energie die afkomstig is van verschillende bronnen.
Door magnetische en mechanische werking
In een koperdraad die beweegt tussen de polen van een
magneet, ontstaat spanning. Zo wordt magnetische energie omgezet naar
elektrische energie. Zo'n roterende (bewegende) bronnen wordt generatoren
genoemd. Zo heb je: de dynamo die gelijkspanning levert, de fietsmagneto die
wisselspanning levert en de alternatoren van auto's en elektriciteitscentrales
die driefasespanning levert.
Dit principe werd ontdekt door de Britse natuurkundige
Faraday rond 1830. Hij ontdekte ook 'de kooi van Faraday.
Voorbeeld
De dynamo van een fiets. Als je het wieltje van de dynamo
tegen de fietsband plaatst en je doet het wiel van de fiets draaien ontstaat er
spanning in de fietsmagneto die zo de stroom levert voor de fietslampen die nu
kunnen gaan branden.
Door warmtewerking
Twee verschillende metalen, bijvoorbeeld ijzer en
constantaan, zijn aan een zijde aan elkaar gelast. Bij de verwarming van de las
ontstaat tussen beide metalen een kleine spanning.
Hier gebeurt een omzetting van thermische energie in elektrische
energie.
De bronnen noemt men thermokoppels of thermo-elementen. Ze
zijn niet interessant genoeg voor de productie van elektrische energie maar wel
als temperatuurvoeler. Zo kunnen met meettechnieken hoge temperaturen in ovens
gemeten worden. Maar ook als regeltechnieken zijn ze nuttig in gaskachels. Stel
dat de waakvlam uit valt, dan verdwijnt de spanning. Hierdoor verdwijnt het
elektromagnetisme, waardoor de gasklep in ruststand kom en de gastoevoer
afsluit.
Voorbeeld
Brand een kaars en houdt een thermokoppel boven de vlam. Aan
de vrije uiteinden verbind je en millivoltmeter en je verwarmt het contactpunt.
De mV-meter geeft enkele milli-volt aan.
Door lichtwerking
De stralen van de zon kunnen zonne-energie opleveren. De lichtenergie wordt door fotovoltaïsche cellen of zonnecellen omgezet in elektrische energie. Je vindt ze terug
in zonnepanelen op daken, in de ruimtevaart, in meet- en regeltechnieken,
horloges, rekenmachines,...
Door scheikundige werking
Tussen twee verschillende metalen, neem nu koper en zink, ondergedompeld in een zout of zuuroplossing ontstaat een gelijkspanning. Hierbij wordt een chemische energie omgezet naar elektrische energie. Zo wordt het mogelijk om elektrische energie op te wekken, in een beperkte kleine hoeveelheid.
Dit principe werd ontdekt door de Italiaanse geleerde Volta rond 1800.
Voorbeeld
Steek een stokje koper en een stokje zink in een citroen. De twee stokjes mogen elkaar niet raken. Sluit nu op elk stokje een meetsnoer aan van een DC-voltmeter. Zo duid de naald ongeveer 1 volt aan. Als dit niet zo zou zijn dan moet de je twee meetsnoeren verwisselen.
Overzetting van energiebronnen door middel van elektriciteit
Door scheikundige, mechanische, thermische of lichtwerking
ontstaat een spanning en krijg je dus een elektrische bron. Deze spanning kan
een elektrische stroom veroorzaken die op zijn beurt opnieuw een chemische,
mechanische, thermische of lichtwerking kan veroorzaken of aansturen.
