Een schakeling is een berglandschap
De spanningsbron is een lift: hij tilt elke lading op van elektrische hoogte 0 naar bijvoorbeeld 9 volt. Dat hoogteverschil is de spanning, en het is de drijvende kracht achter de stroom. Een voltmeter meet daarom altijd een verschil tussen twéé punten — zet je beide pennen op dezelfde draad (hetzelfde plateau), dan meet je gewoon 0 V.
Een weerstand is een afdaling die het tempo van de ladingen begrenst: hoe groter de totale weerstand, hoe minder ladingen er per seconde rondgaan. Dat is de wet van Ohm: I = U / R. Draden zijn vlakke plateaus: daar verlies je geen hoogte.
In een serieschakeling valt er precies één lifthoogte te verdalen — meer bestaat er niet in het landschap. De weerstanden verdelen die vaste afdaling onder elkaar, eerlijk naar grootte: een grotere weerstand krijgt een groter aandeel, maar de som is altijd precies de bronspanning. En omdat het één doorgaande route is, komt elke lading overal even vaak langs: de stroom is in serie overal even groot.
Een parallelle weerstand is een tweede afdaling tussen dezelfde twee plateaus. Dat pad bestond stiekem al: het liep door de lucht, met een gigantische weerstand, en er sijpelde een verwaarloosbaar stroompje doorheen. Door er een weerstand in te zetten vervang je dat waardeloze pad door een veel beter geleidend pad. Je knijpt dus nergens iets af — je kunt de stroom alleen maar vergroten. Daarom is de vervangingsweerstand altijd kleiner dan de kleinste van de twee.
Van elektrische hoogte naar potentiaal
De „elektrische hoogte" heet officieel de potentiaal V (in volt). Spanning is een potentiaalverschil: U = VA − VB. Het hoogteprofiel in de simulatie is dus een potentiaaldiagram, precies zoals je dat op het examen tegenkomt.
In serie geldt Rv = R1 + R2 en krijgt elke weerstand het aandeel U1 = (R1 / Rv) · Ubron. Parallel staat over beide takken dezelfde spanning (zelfde twee plateaus!), tellen de stromen op en geldt 1/Rv = 1/R1 + 1/R2 — met als gevolg dat Rv altijd kleiner is dan de kleinste weerstand.
De stroomrichting is een afspraak: we rekenen van + naar − (conventioneel), terwijl de elektronen in werkelijkheid andersom bewegen. Zet de simulatie maar eens op elektronen: dan zie je ze in het potentiaaldiagram „omhoog rollen". Dat klopt ook — elektronen zijn negatief, dus hun energie is juist láág waar de potentiaal hoog is. Precies daarom is de conventionele richting zo'n handige afspraak: dan werkt het berglandschap gewoon.