Artikel over de bron van elektromotorische kracht (EMK), interne weerstand en klemspanning.
Elektrische stroom vloeit in een gesloten circuit van een hoge naar een lage potentiaal. Wanneer een elektrische stroom door een component met elektrische weerstand loopt, neemt de potentiële energie af doordat elektrische energie aan deze weerstand wordt verbruikt. Om ervoor te zorgen dat de elektrische stroom van een hoge naar een lage potentiaal blijft vloeien,
Er is een apparaat nodig om elektrische potentiële energie toe te voegen; dit apparaat is een elektromotorische krachtbron (EMK) of, nauwkeuriger gezegd, een elektrische spanningsbron. Een EMK of spanningsbron is een component dat een bepaalde energiebron omzet in elektrische energie, zoals batterijen, zonnecellen of elektriciteitsgeneratoren.
Bron van elektromotorische kracht (EMK)
De afbeelding hiernaast is een eenvoudige illustratie van een gesloten circuit met een elektromotorische kracht (EMK) (ε) en een weerstand (R). Lange verticale lijnen bij de EMK-bron geven een hoge potentiaal aan, terwijl korte verticale lijnen een lage potentiaal aangeven. Elektrische ladingen bewegen van een hoge naar een lage potentiaal. Een elektrische lading die gedurende een bepaald tijdsinterval beweegt, wordt een elektrische stroom genoemd, waarbij de richting van de elektrische stroom wordt aangegeven door een pijl.
Wanneer een lading zich op een hoge potentiaal bevindt, bezit deze elektrische potentiële energie. De elektrische potentiële energie neemt af wanneer de elektrische lading langs de weerstand beweegt. Wanneer een elektrische lading in een bron van elektromotorische kracht (EMK) van een lage naar een hoge potentiaal beweegt, neemt de elektrische potentiële energie toe.
Interne weerstand
Wanneer een elektrische lading zich verplaatst in een bron van een elektromotorische kracht (EMK), ondervindt de lading weerstand. Een elektrische bron in de praktijk heeft doorgaans een interne weerstand, die wordt weergegeven met het symbool r. Wanneer een elektrische lading door een interne weerstand (r) stroomt, neemt de elektrische potentiële energie af.
Klemspanning
De klemspanning (V) is de netto spanning die wordt opgewekt door een elektrische spanningsbron of een bron van elektromotorische kracht. Mathematisch uitgedrukt door middel van vergelijkingen:
V = ε – I r
V = klemspanning, ε = elektromotorische kracht, I = elektrische stroom, r = interne weerstand.
Als een 12 Volt-batterij een weerstand heeft van 0.2 Ω, dan is de klemspanning bij een stroom van 2 A gelijk aan 12 – (0.2) (2) = 12 – 0.4 = 11.6 Volt.
Wanneer er geen elektrische stroom uit de batterij loopt, is de klemspanning gelijk aan de elektromotorische kracht (EMK). Stel dat de EMK 12 volt is, dan is de klemspanning ook 12 volt. Als er wel een elektrische stroom uit de EMK-bron loopt, is de klemspanning lager dan de EMK.
De elektromotorische kracht (EMK) is de elektrische spanning die bijvoorbeeld op de batterij staat vermeld, terwijl de klemspanning de werkelijke elektrische spanning of het werkelijke potentiaalverschil is, waarvan de waarde wordt beïnvloed door de elektrische stroom die door de batterij vloeit.
