Wisselspanningen

Wisselspanningen zijn spanningen die in de tijd periodiek van waarde veranderen en meestal ook van richting veranderen. In elektriciteitsnetten volgt de spanning doorgaans een sinusvorm, beschreven door v(t) = Vpeak sin(ωt + φ), waarbij ω = 2πf. De frequentie f is in Europa meestal 50 Hz; in andere regio’s, zoals Noord-Amerika, komt 60 Hz voor. De piekwaarde is Vpeak; de effectieve spanning, Vrms, geeft de werking van de spanning bij constante belasting weer (voor een zuivere sinus geldt Vrms = Vpeak/√2).

Kernmerken zijn onder meer de RMS-waarde die meetinstrumenten vaak aangeven bij AC, en de belasting die bepaalt hoeveel energie er per tijd kan stromen. Drie-fase systemen bestaan uit drie spanningen die ongeveer 120 graden ten opzichte van elkaar verschoven zijn en leveren samen een efficiënte distributie van vermogen.

Generatie en distributie: wisselspanningen worden opgewekt door wisselstroomgeneratoren in elektriciteitscentrales. De spanning wordt via transformatoren verhoogd voor lange-afstandstransmissie en vervolgens lokaal verlaagd voor huishoudelijk gebruik. In Europa ligt de huishoudelijke netspanning typisch rond 230 V bij 50 Hz.

Vergelijking met gelijkspanning: bij gelijkspanning is de polariteit constant en is transformeren lastiger, terwijl wisselspanning eenvoudig kan worden getransformeerd, wat langeafstandsdistributie mogelijk maakt. Veiligheid en meting: spanningen worden gemeten met instrumenten zoals multimeters en oscilloscopen; netwerken zijn voorzien van beveiligings- en beschermingssystemen. Historisch speelde de ontwikkeling van wisselstroomsystemen in de 19e eeuw een cruciale rol in grootschalige elektriciteitsdistributie.