Er zijn veel verschillende soorten batterijen en de meeste hebben verschillende spanningen, variërend van 1,5 volt AA-batterijen tot de gewone 12 volt auto-accu. Veel mensen weten echter niet precies waar de term "spanning" naar verwijst.
Natuurkunde en terminologie
De term "spanning" in een batterij verwijst naar het verschil in elektrisch potentieel tussen de positieve en negatieve polen van een batterij. Een groter potentiaalverschil resulteert in een grotere spanning.
Elektrisch potentieel betekent het verschil in lading tussen twee punten - in dit geval de twee polen van een batterij. De ene is positief geladen en de andere is negatief geladen. Een negatieve lading betekent eenvoudigweg dat er een overmaat aan negatief geladen deeltjes of elektronen op de terminal is, terwijl een positief geladen terminal een gebrek aan die elektronen heeft. Fysieke scheiding van de twee terminals voorkomt dat de elektronen van de negatief geladen terminal naar de positief geladen terminal reizen. Zodra de twee klemmen zijn verbonden, bijvoorbeeld via een circuit, kunnen de elektronen vrij langs het pad van het circuit reizen, van de negatieve elektrode naar de positieve. Deze beweging van elektronen wordt elektrische stroom genoemd, die wordt gemeten in ampère of ampère.
Geschiedenis
De eenheid van elektrisch potentieel, de volt, is genoemd ter ere van Alessandro Volta, een natuurkundige die in 1800 de eerste elektrochemische cel uitvond. Zijn cel bestond uit een elektrode van zink en koper, ondergedompeld in een elektrolytische oplossing van zout en water. Hij maakte ook de elektrofoor populair, een machine die grote hoeveelheden statische lading kon produceren. Hij heeft het echter niet uitgevonden, hoewel hij vaak wordt gecrediteerd om dit te doen. Volta werd in 1810 door Napoleon Bonaparte geteld en een van de SI-eenheden van elektriciteit, de volt, werd in 1881 naar hem vernoemd.
misvattingen
Omdat het een verschil in elektrisch potentieel is in plaats van een hoeveelheid elektrische stroom, is hoge spanning niet per se gevaarlijk, terwijl hoge stroom dat wel kan zijn. Bij het bespreken van elektriciteit wordt vaak de analogie van een waterslang gebruikt. In deze analogie wordt spanning vergeleken met waterdrukverschil - een hoog drukverschil zal resulteren in een snellere elektronenstroom. Stroom, gemeten in ampère, beschrijft hoe snel een bepaald volume elektronen langs een bepaald punt in het circuit gaat. De meeste batterijen die op de markt verkrijgbaar zijn, hebben mogelijk een hoge spanning, maar de beschikbare stroomsterkte hangt af van het circuit waarin de batterij wordt gebruikt, niet van de batterij zelf.
Toepassingen
Naarmate de batterijtechnologie is gevorderd, zijn apparaten die op batterijstroom werken kleiner en krachtiger geworden. Het wijdverbreide gebruik van lithium-ion (Li-ion) batterijen heeft er bijvoorbeeld voor gezorgd dat mobiele telefoons exponentieel kleiner zijn geworden dan hun voorgangers, voornamelijk vanwege hun lage vermogen-gewichtsverhouding. In deze batterijen beweegt een lithium-ion de ene kant op tussen de anode en de kathode tijdens het ontladen en de andere kant op tijdens het opladen.
De Toyota Prius, een populaire hybride auto, debuteerde op de markt met nikkel-metaalhydride (Ni-MH) batterijen. De volgende generatie batterijen, die eind 2009 beschikbaar zal zijn, zal ook lithium-ion zijn vanwege hun voordelen ten opzichte van het Ni-MH-batterijpakket.
Conclusie
Batterijen variëren in spanning van enkele honderdsten van een volt tot vele honderden volt, afhankelijk van zowel de grootte van de batterij als de materialen waaruit deze is gemaakt. Ze zijn een uitstekende manier om verschillende soorten apparaten van stroom te voorzien, ongeacht de spanningsvereisten van die apparaten.