Batterijen voorzien alles van stroom, van telefoons tot auto's, waardoor ze essentieel zijn in het dagelijks leven. Het batterijvermogen varieert echter. Het begrijpen van de spanning is cruciaal bij het kiezen tussen verschillende batterijen. Laten we onderzoeken wat spanning is, hoe we deze kunnen meten en welke chemische reacties daarbij betrokken zijn.
Wat is batterijspanning?
Accuspanning is het verschil in elektrisch potentiaal tussen de positieve en negatieve polen van een accu. Het vertegenwoordigt de druk die elektronen van het ene punt naar het andere duwt.
Je kunt dit visualiseren als een samengedrukte veer in de batterij, waarbij een grotere compressie correleert met een grotere potentiële energie wanneer deze wordt losgelaten. Deze eigenschap is essentieel voor het bepalen van het uitgangsvermogen van een batterij, de benodigde spanning voor apparaten en de laadstatus.
Een andere analogie is de waterdruk in een slang: spanning duwt water door de slang (stroom), gemeten in ampère. Verschillende elektrische systemen vereisen variërende spanningen: 12-48 volt voor lage DC-systemen tot 110V of 220V voor AC-residentiële toepassingen. Hogere spanningen duwen meer elektriciteit door draden; bedenk eens hoe krachtig een waterstroom onder hoge druk kan zijn.
Hoewel lagere spanningen (minder dan 50 volt) over het algemeen veilig zijn volgens de OSHA-normen, kunnen elektrische stromen met hogere spanningen in elektriciteitsnetten en elektriciteitsleidingen gevaarlijk zijn.
Wat veroorzaakt batterijspanning?
Batterijen bestaan uit een anode, kathode, elektrolyten scheidingsteken. De anode is de negatieve kant, meestal gemaakt van zink, lithium, grafiet of platina. De kathode is het positieve uiteinde en bevat meestal oxiderende metalen zoals lithiumoxide of koperoxide.
Elektronen kunnen niet vrijelijk tussen de anode en kathode stromen; Wanneer ze echter door een geleider zijn verbonden, bewegen elektronen van de anode naar de kathode, waardoor spanning wordt gegenereerd.
Wat is het verschil tussen spanning en stroom?
Spanning en stroom zijn nauw met elkaar verbonden, maar hebben toch verschillende kenmerken.
- Spanning meet de elektrische potentiële energie per ladingseenheid, terwijl stroom de snelheid van de elektronenstroom vertegenwoordigt.
- Spanning wordt gemeten in volt (V) en stroom in ampère (A).
- Spanning, aangegeven met “V,” drijft stroom aan binnen een circuit, terwijl stroom, aangegeven met “I,” betekent de stroom van elektronen.
- Spanning wordt beschouwd als onafhankelijk van het circuit, terwijl stroom wordt beïnvloed door de weerstand van het circuit.
Hoe wordt de batterijspanning gemeten?
Het meten van de accuspanning is essentieel voor het bepalen van de laadtoestand.
De beste methode is om een multimeter te gebruiken: sluit de rode sonde aan op de positieve pool en de zwarte sonde op de negatieve pool, en voer vervolgens de meting uit.
Wat is normale spanning?
De normale spanning van een batterij is afhankelijk van het type en de chemische reactie. Batterijen met gunstiger oxidatie-reductiereacties produceren hogere spanningen. Een autobatterij meet bijvoorbeeld doorgaans ongeveer 12,6 volt, terwijl een AAA-batterij ongeveer 1,5 volt meet.
Het is van cruciaal belang om de juiste spanning aan te passen om schade aan de elektronica of de batterij te voorkomen.
Loodzuurspanningen versus lithium-ionbatterijspanningen
De accuspanning varieert afhankelijk van het laadniveau. Een volledig opgeladen accu levert een hogere spanning dan een accu die bijna leeg of bijna leeg is. Dit fenomeen, bekend als spanningsverlies, is afhankelijk van het batterijtype.
Traditionele loodzuurbatterijen ervaren grotere spanningsdalingen dan lithiumbatterijen. Lithiumbatterijen hebben met hun geavanceerde technologie een grotere energiedichtheid en worden minder beïnvloed door De wet van Peukert.
Een loodzuuraccu van 12 volt levert ongeveer 12,7 volt wanneer deze volledig is opgeladen en 11,6 volt bij een capaciteit van 20%. Ter vergelijking: een lithiumbatterij levert 13,6 volt wanneer deze volledig is opgeladen en 12,9 volt bij een capaciteit van 20%.
Is batterijspanning gevaarlijk?
Volgens OSHAwordt de accuspanning niet als gevaarlijk beschouwd totdat deze hoger is dan 50 volt. Het menselijk lichaam kan over het algemeen schokken tot 50 volt zonder schade weerstaan, omdat de armen en benen een weerstand van minimaal 500 ohm hebben. Deze weerstand voorkomt in de meeste gevallen dat dodelijke stroom het hart bereikt.
Spanningen boven de 50 volt kunnen het lichaam echter tot een geleider maken, wat ernstige risico's met zich meebrengt, waaronder brandwonden, gebroken botten, gehoorverlies, oogletsel, hartstilstand en de dood. Zelfs 10 milliampère door het hart kan de elektrische geleidbaarheid ervan verstoren en fatale hartritmestoornissen veroorzaken; dus alle spanningen boven 50 volt worden als gevaarlijk beschouwd.
Waarom is batterijspanning belangrijk?
De accuspanning is belangrijk omdat deze aangeeft hoeveel stroom een accu kan leveren, waardoor de vereiste spanning voor de elektronica en hun laadtoestand kan worden bepaald. Zonder het meten van de batterijspanning zou het veilig gebruiken van batterijen onmogelijk zijn.
