Elektriciteit is een breed vakgebied dat bestaat uit gerelateerde maar verschillende natuurkundige grootheden, zoals spanning (potentiaalverschil) en stroom (ladingsstroom). Deze categorie brengt de twee meest voorkomende basisgrootheden in het dagelijkse elektrotechnische werk samen: de volt (spanning) en de ampere (stroom).
Spanning en stroom zijn niet dezelfde natuurkundige grootheid en kunnen niet rechtstreeks in elkaar worden omgerekend; hun relatie wordt vastgelegd door de wet van Ohm (V = I × R), afhankelijk van de weerstand van het circuit. De omrekeningen op deze pagina behandelen elke grootheid afzonderlijk (volt-kilovolt, ampere-milliampere, enz.).
- Naam van de spanningseenheid
- Volt (naar Alessandro Volta)
- Naam van de stroomeenheid
- Ampere (naar Andre-Marie Ampere)
- SI-basiseenheid (stroom)
- Ampere (A) -- een van de 7 SI-basiseenheden
- Relatie spanning-stroom-weerstand
- Wet van Ohm: V = I × R
- Netspanning in Nederland
- 230 V (eenfase), 400 V (driefase), 50 Hz
Wat is spanning (volt)?
Spanning (voltage) drukt het elektrische potentiaalverschil tussen twee punten van een elektrisch circuit uit en kan worden beschouwd als de 'drijvende kracht' die elektronen van het ene naar het andere punt laat stromen. De SI-eenheid ervan is de volt (V).
De eenheid volt is genoemd naar de Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta, uitvinder van de elektrische batterij. Waarden zoals '1,5 V' of '9 V' op een batterij drukken het potentiaalverschil uit dat die batterij kan leveren.
Wat is stroom (ampere)?
Elektrische stroom drukt de hoeveelheid elektrische lading uit die per tijdseenheid door een geleider gaat, en de SI-eenheid ervan is de ampere (A). Een ampere komt overeen met het passeren van ongeveer 6,242 × 10¹⁸ elektronen door een punt per seconde.
De eenheid ampere is genoemd naar de Franse natuurkundige Andre-Marie Ampere, een van de grondleggers van het elektromagnetisme. De ampere was, voor de SI-herziening van 2019, een van de SI-basiseenheden; tegenwoordig wordt het nog steeds als een fundamentele grootheid beschouwd, maar nu gedefinieerd op basis van de elementaire ladingsconstante (e).
Waarom kunnen spanning en stroom niet in elkaar worden omgerekend?
Spanning (V) en stroom (A) zijn verschillende natuurkundige grootheden -- de ene drukt een potentiaalverschil uit, de andere de snelheid van een ladingsstroom. Daarom heeft de vraag 'hoeveel ampere is X volt' geen antwoord op zichzelf zonder de weerstand (of het vermogen) van het circuit te kennen.
De relatie tussen beide wordt vastgelegd door de wet van Ohm: V = I × R (Spanning = Stroom × Weerstand). Een spanning van 12 volt over een weerstand van 4 ohm produceert bijvoorbeeld een stroom van 3 ampere; maar diezelfde 12 volt toegepast op een andere weerstand produceert een volledig andere stroomwaarde.
De relatie tussen vermogen, spanning en stroom
Elektrisch vermogen (watt) is gelijk aan het product van spanning en stroom: P = V × I. Deze formule toont aan dat een apparaat met hetzelfde vermogen bij hoge spanning minder stroom en bij lage spanning meer stroom zal verbruiken.
Deze relatie verklaart waarom elektriciteitsdistributienetten op hoge spanning werken: hetzelfde vermogen met een lagere stroom transporteren vermindert de energieverliezen door de weerstand van transmissielijnen (Joule-opwarming) aanzienlijk.
De netspanning in Nederland en de wereld
In Nederland is de standaard netspanning voor woninginstallaties 230 volt eenfase, en 400 volt voor driefasesystemen die in industriele en commerciele installaties worden gebruikt (met een frequentie van 50 Hz).
Wereldwijd varieert de netspanning per land; de Verenigde Staten en Canada gebruiken 120 volt, terwijl de meeste Europese landen, waaronder Nederland, de voorkeur geven aan 230 volt. Dit verschil is de belangrijkste reden waarom elektrische apparaten die uit het buitenland worden meegebracht, niet zonder omvormer rechtstreeks kunnen worden gebruikt.
Gelijkstroom (DC) en wisselstroom (AC)
Bij gelijkstroom (DC) stromen elektronen constant in een enkele richting -- batterijen en zonnepanelen produceren DC. Bij wisselstroom (AC) keert de richting van de stroom een bepaald aantal keren per seconde om (50 Hz in Nederland, oftewel 50 keer per seconde) -- netelektriciteit is AC.
De belangrijkste reden waarom AC de voorkeur heeft bij netdistributie, is dat de spanning met transformatoren gemakkelijk kan worden verhoogd of verlaagd; dit maakt het mogelijk elektriciteit over lange afstanden met lage verliezen te transporteren.
Het effect van elektrische stroom op het menselijk lichaam
De sterkte van de stroom die door het menselijk lichaam gaat, bepaalt het waargenomen effect: ongeveer 1 milliampere is nauwelijks voelbaar, tussen 10 en 20 milliampere kan spiersamentrekking veroorzaken (onvermogen om los te laten), en meer dan 100 milliampere kan hartritmestoornissen (fibrillatie) en de dood veroorzaken.
Daarom telt bij elektrische veiligheid niet alleen de spanning, maar ook de stroomsterkte die in het circuit kan ontstaan -- zelfs in een omgeving met lage spanning maar lage weerstand (bijvoorbeeld vochtig), kan een gevaarlijke stroom ontstaan.
Vergelijkingstabel van eenheden
| Eenheid | Symbool | SI-referentie | Systeem | Veelvoorkomend gebruik |
|---|---|---|---|---|
| Millivolt | mV | 0,001 V | SI/metriek | Sensoren en biolektrische signalen |
| Volt | V | 1 V | SI | Batterijen, net- en circuitspanning |
| Kilovolt | kV | 1000 V | SI/metriek | Hoogspanningstransmissielijnen |
| Milliampere | mA | 0,001 A | SI/metriek | Stroom van elektronische circuits |
| Ampere | A | 1 A | SI | Huisinstallaties en apparaatstroom |
| Kiloampere | kA | 1000 A | SI/metriek | Kortsluitstromen en industriele stroom |
Bronnen
De definities en omrekenwaarden op deze pagina zijn gebaseerd op erkende officiële metrologische referenties.