Hoe werkt spanning en stroomsterkte in een serieschakeling?

Een serieschakeling is een schakeling waarbij alle onderdelen achter elkaar zijn aangesloten. De elektrische stroom kan daardoor maar één route volgen.

Veel leerlingen halen spanning en stroomsterkte door elkaar. Gelukkig hoef je maar twee regels te onthouden:

• In een serieschakeling is de stroomsterkte overal gelijk.
• De spanning wordt verdeeld over de onderdelen.

Als je deze twee regels begrijpt, kun je de meeste examenopgaven over serieschakelingen oplossen.

Wat is een serieschakeling?

Bij een serieschakeling zijn alle onderdelen achter elkaar aangesloten.

De stroom kan maar één kant op. Er is geen mogelijkheid om af te slaan.

Hoe werkt de stroomsterkte?

De stroomsterkte (I) geeft aan hoeveel elektrische lading er per seconde door een draad stroomt in ampère (A).

Omdat er in een serieschakeling maar één route is, moet overal dezelfde hoeveelheid lading per seconde langskomen.

Daarom geldt: De stroomsterkte is overal even groot.

Dus: I_bron = I₁ + I₂ + I₃

Voorbeeld

Door een serieschakeling loopt een stroom van 0,30 A.

Dan geldt:

• door lamp 1 loopt 0,30 A
• door lamp 2 loopt 0,30 A
• door lamp 3 loopt 0,30 A

De stroom verandert nergens.

Waarom blijft de stroom gelijk?

Stel je een snelweg met één rijstrook voor.

Alle auto's moeten achter elkaar blijven rijden.

Er kunnen niet ineens meer auto's langs één punt rijden dan een paar meter verderop.

Zo werkt het ook met elektrische stroom.

Dezelfde hoeveelheid elektrische lading gaat door ieder onderdeel.

Hoe werkt de spanning?

De spanning (U) kun je zien als de hoeveelheid energie die elke coulomb elektrische lading meekrijgt in volt (V).

Wanneer de stroom door een onderdeel gaat, wordt een deel van die energie gebruikt.

Daardoor blijft er na ieder onderdeel minder spanning over.

De bronspanning wordt dus verdeeld.

Daarom geldt: U_bron = U₁ + U₂ + U₃

Voorbeeld

Een batterij levert 12 V.

Er zijn drie gelijke lampjes aangesloten.

Dan krijgt ieder lampje: 12 / 3 = 4 V.

Wat gebeurt er als de lampjes niet gelijk zijn?

Dan wordt de spanning niet eerlijk verdeeld.

Belangrijk: Het onderdeel met de grootste weerstand krijgt de grootste spanning.

Daarom branden lampjes soms niet even fel.

Waarom verandert de spanning wel?

De elektrische lading levert onderweg energie af.

Bijvoorbeeld aan:

• een lamp;
• een weerstand;
• een motor.

Na ieder onderdeel is er dus minder energie per coulomb over (volt).

Dat noemen we spanningsverlies.

Veelgemaakte fouten

Fout 1: Denken dat de stroom wordt verdeeld

Dat gebeurt alleen in een parallelschakeling.

Bij een serieschakeling blijft de stroom overal gelijk.

Fout 2: Denken dat iedere lamp de volledige bronspanning krijgt

De bronspanning wordt verdeeld over alle onderdelen.

Voorbeeldopgave

Twee lampen (A en B) zijn in serie aangesloten op een batterij van 9 V. Lamp A heeft een 2 keer zo grote weerstand als lamp B.

Hoe groot is de spanning over de twee lampen?

Uitwerking:

Lamp A heeft een 2 keer zo grote weerstand dus krijgt in serie twee keer zo veel spanning.

De verhouding van spanning is dus 2 : 1

Je deelt de totale spanning door 2+1 en krijgt: 9 / (2 + 1) = 3 V

Lamp A krijgt 2 ⋅ 3 = 6 V

Lamp B krijgt 3 V

Veelgestelde vraag

Brandt een lampje minder fel als je een tweede lampje in serie aansluit? Ja.

De spanning van de batterij moet nu over twee lampjes worden verdeeld.

Daardoor krijgt ieder lampje minder spanning en zal er minder vermogen worden omgezet. De lampjes branden daarom minder fel.

Ook zorgt de weerstand van het tweede lampje voor een lagere totale stroomsterkte. 

Examentip

Twijfel je tijdens een examen?

Vraag jezelf dan af: Is er maar één route voor de stroom?

Dan weet je direct:

• de stroomsterkte blijft overal gelijk.
• de spanning wordt verdeeld.

Meer hulp bij natuurkunde?

Ik ben Rafal Wietsma (Meneer Wietsma Natuurkunde). Op deze website vind je gratis uitlegvideo's per examendomein én een complete online examentraining waarin we samen volledige examens maken. Zo leer je niet alleen de theorie, maar vooral hoe je examenopgaven stap voor stap oplost.

Bekijk de online natuurkunde examentraining