Wat is elektrische energie, spanning en hoe bereken je hiermee?

Elektrische energie is de energie die wordt overgedragen door elektrische stroom. Het is de energie die elektronen met zich meedragen en afgeven wanneer ze door een apparaat stromen, zoals een lampje dat licht en warmte produceert. De eenheid van elektrische energie is Joule (J).

Elektrische spanning (U), ook wel potentiaalverschil genoemd, wordt gemeten in Volt (V). Het vertelt ons hoeveel elektrische energie elk elektron (of elke eenheid lading) met zich meebrengt. Je kunt het zien als de 'druk' of de 'energie per lading' die een spanningsbron levert. Hoe groter het potentiaalverschil, hoe meer energie de ladingen meekrijgen om arbeid te verrichten.

Stel je voor dat je een waterleiding hebt. Het potentiaalverschil is net als het hoogteverschil in die waterleiding. Als er een hoogteverschil is, stroomt het water en kan het energie leveren (bijvoorbeeld een waterrad aandrijven). Zo zorgt een potentiaalverschil ervoor dat elektrische ladingen stromen en energie afgeven aan apparaten.

De relatie tussen spanning, elektrische energie en lading wordt uitgedrukt in de formule:

$U = \frac{\Delta E}{Q}$

Hierin staat:

• $U$ voor de spanning (potentiaalverschil) in Volt (V).
• $\Delta E$ voor de verandering in elektrische energie in Joule (J).
• $Q$ voor de elektrische lading in Coulomb (C).

Deze formule kun je ombouwen om de verschillende grootheden te berekenen:

1. Elektrische energie ($\Delta E$) berekenen: Als je de spanning ($U$) en de lading ($Q$) weet, kun je de elektrische energie berekenen met: $\Delta E = U \times Q$

2. Lading ($Q$) berekenen: Als je de elektrische energie ($\Delta E$) en de spanning ($U$) weet, kun je de lading berekenen met: $Q = \frac{\Delta E}{U}$

3. Spanning ($U$) berekenen: Als je de elektrische energie ($\Delta E$) en de lading ($Q$) weet, kun je de spanning berekenen met: $U = \frac{\Delta E}{Q}$ (de oorspronkelijke formule)

Voorbeeld: Stel je voor dat een lampje 50 Joule elektrische energie verbruikt en er 10 Coulomb lading doorheen stroomt. Wat is dan de spanning over het lampje? $U = \frac{50 \text{ J}}{10 \text{ C}} = 5 \text{ V}$