Opwekken van een spanning

Je weet dat een spanningsverschil in staat is een stroom te veroorzaken. Om van de werking van de elektrische stroom gebruik te kunnen maken, is het dus nodig dat er eerst een spanning opgewekt wordt. Het opwekken van een spanning kan op verschillende manieren.

Spanning kan opgewekt worden:

1. Door middel van warmte
2. Met behulp van een magneet
3. Door een scheikundige werking.

Spanning opwekking door warmte.

Afb 14 toont twee geleiders, die op één punt aan elkaar zijn gelast.
De ene geleider is van ijzer en de andere is van constantaan (constantaan is een koper-nikkel legering).

De andere uiteinden zijn verbonden aan een gevoelig meetinstrument, waarmee een door de meter gaande stroom kan worden aangetoond.
Het geheel vormt een zogenaamde gesloten stroomkring.
Normaal is er echter geen stroom, omdat de elektronen op hun plaats blijven bij de atomen waar ze bij horen.
Stel: je gaat het punt waar de geleiders met elkaar zijn verbonden met een vlam verwarmen.
Er ontstaat nu in de stroomkring een (gelijk)stroom die door de meter wordt aangegeven.
De elektronen worden op het verwarmingspunt als het ware naar één kant gedrukt, waardoor alle elektronen in de stroomkring gaan verschuiven en een elektrische stroom gaat vloeien.

De spanning die op deze manier wordt opgewekt, is zeer klein – met de ontstane stroom kan een lamp niet branden.
Wel wordt deze stroombron vaak gebruikt voor het meten van hoge temperaturen in bijvoorbeeld ovens.
Het laspunt wordt dan in de oven geplaatst.
De meter is buiten de oven gemonteerd en van een schaalverdeling in graden voorzien (afbeelding 15).

Een stroombron waarbij de stroom door middel van warmte wordt opgewekt, heet een thermo-element of thermo-koppel.
Gebruikt men voor een thermo-element twee gelijke metalen, dan levert het element bij verwarming geen spanningsverschil.

Spanning opwekking door scheikundige werking.

Afb 16a toont twee plaatjes van eenzelfde materiaal – bijvoorbeeld koper – in een bakje met verdund zwavelzuur.
Als je nu de beide plaatjes met een meetinstrument verbindt, vormen ze een gesloten stroomkring. Het verdunde zwavelzuur is immers ook een zeer goede geleider.
Er gebeurt echter niets; de meter slaat niet uit, dus de elektronen blijven op hun plaats.
Vervang je nu één van de koperplaatjes door een andere geleider – bijvoorbeeld zink, dan ontstaat wel een (gelijk)stroom.
De elektronen springen als het ware uit de vloeistof op één van de platen over, waardoor weer een rondschuiven van de elektronen ontstaat.
De zinkplaat is de – pool en de koperplaat is de + pool geworden (afbeelding 16b).

Spanningopwekking met een magneet.

Als je een spoel van koperdraad met een meetinstrument verbindt, vormt het geheel een gesloten stroomkring.
Normaal vloeit er geen stroom. alle elektronen blijven bij het atoom waar ze bij horen.

Als je nu een staafvormige magneet vanaf de spoel naar links beweegt, zal de wijzer van het instrument uitslaan (afbeelding 17a).
Er vloeit nu een stroom door de stroomkring.
Het is alsof de elektronen in de geleider door de bewegende magneet worden weggejaagd, zodat een verschuiving van elektronen ontstaat.
Houdt je de magneet stil, dan zal de wijzer terug bij nul komen – er vloeit dus geen stroom (afbeelding 17b). Beweegt de magneet naar rechts, dan is de meter uitslag net andersom als wanneer de magneet naar links beweegt (afbeelding 17c).
Als de magneet dus in en uit de spoel bewogen wordt, ontstaat een uitslag zowel naar links als naar rechts; er wordt een wisselspanning opgewekt.