11.1.3 Elektrisk spænding
Forskel i elektrisk potentiale mellem to punkter betegnes elektrisk spændingsforskel eller blot spænding. Elektrisk spænding måles i volt, forkortet V. Spændingskilden kan fremstille jævnspænding eller vekselspænding.
I en spændingskilde kan der skabes en spændingsforskel på bl.a. flg. måder:
| Kemisk proces | Akkumulator, galvanisk element (jævnspænd.) Brændselscelle (jævnspænd.) |
| Induktion ved påvirkning af en leder med et varierende magnetfelt |
Generator (jævn- eller vekselspænd.) Transformer (vekselspænd.) |
| Termoelektricitet ved opvarmning af kontaktstedet mellem to forskellige metaller |
Termoelement (jævnspænd.) |
| Mekanisk tryk på visse halvlederkrystaller | Piezoelement |
| Påvirkning med magnetfelt | Hall-element |
| Påvirkning af halvledermateriale med lys | Solcelle |
Tabel 11.1.1
Spændingskilder som ovennævnte siges at indeholde en elektromotorisk kraft (EMK), som kan påvirke elektriske ladninger til at bevæge sig. Det tilslutningspunkt på en jævnspændingskilde, som har det højeste potentiale, når kilden afgiver strøm, betegnes den positive klemme (+ klemmen). Tilslutningen med lavest potentiale betegnes den negative (- klemmen). Strømretningen er altså fra + til – udenfor spændingskilden og fra – til + inde i kilden. Når en spændingskilde belastes, falder dens klemspænding proportionalt med belastningsstrømmen. Det indre spændingsfald regnes som en modstand i spændingskilden, så formlen for klemspændingen U er
[11.1.1]
Fig. 11.1.1 Symbol for spændingskilde
med indre modstand.
Hvor:
E er den elektromotoriske kraft [V]
I er strømstyrken [A]
Ri er den indre modstand [W]
Observation
Hvor en elektrisk leder påvirkes af et varierende magnetfelt, f.eks. ved at bevæge sig igennem feltlinjer, vil det for lederen opleves, at magnetfeltet øges og mindskes, og det skaber en spænding over lederen, ved at elektronerne med en kraft bliver flyttet ud af det område af lederen, der er omsluttet af et ændret magnetfelt. Herved ophober der sig elektroner på den ene side, og der mangler elektroner på den anden side, og det skaber en spændingsforskel.
Den spænding udnyttes til at udføre et arbejde. Hele vores samfund er opbygget ud fra, at der er spænding til rådighed. I det spændingsgivende vil der af fysiske grunde altid være en indre modstand. Og denne indre modstand Ri, skal iagttages, f.eks. ved en kortslutning, hvor varmeudviklingen i Ri kan blive stor og skabe fare.
F.eks. i en blyakkumulator, hvor der sker en kortslutning, kan batterihuset eksplodere, og der kan udslynges batterisyre. I generatorer øges den indre modstand R,i, og det betyder, at kortslutningsstrømmen reduceres efter den subtransiente periode.