Die elektrische Leistung
Schlagwörter: elektrische Leistung, Energie, Energieumsatz, Energieübertragung, Strom, Spannung, Watt, Energiestromstärke
In Zeiten steigender Energiepreise wir es immer spannender, sich mit den Elektrogeräten im Haushalt und ihrem Energiebedarf zu beschäftigen. Am „Stromzähler“ ►01 lesen wir einen Wert in der Einheit 1 kWh ab. Auf der Abrechnung für die „Stromkosten“ lesen wir z.B. 2735 kWh. Die Energielabel für Elektrogeräte ►02 zeigen die „Energieeffizienzklassen“ von A bis G an.
Auf Glühlampen finden wir Angaben wie 60 W, 200 W, 25 W u.s.w. ►03 Auf Energiesparlampen und LED-Lampen stehen Angaben wie „7 W=60 W“ oder „4 W=30 W“ ►04. Diese beiden Aussagen sind natürlich falsch. Gemeint ist hier ein Vergleich mit alten Glühlampen. Eine LED-Lampe mit der elektrischen Leistung 4W leuchtet so hell, wie eine Glühlampe mit 30 W.
Aber was bedeuten diese Angaben? Wie hell leuchtet die Lampe? Wie viel elektrische Energie benötigt die Lampe? Dazu schauen wir uns eine Glühlampe an. Wir erkennen die Aufschrift 60 W und 230 V. ►04
Welche Größen beeinflussen die Helligkeit der Lampe?
- Strom
- Spannung
- Material des Glühdrahts (Widerstand)
Die Spannung legen wir an die Lampe an, der Widerstand des Glühdrahts bestimmt die Stromstärke, die durch die Lampe fließt.
{ \huge R=\frac{U}{I}\,\,\Leftrightarrow \,\,I=\frac{U}{R}\,\,\Leftrightarrow U=I\cdot R }
Wir messen die Stromstärke in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Auf allen Elektrogeräten ist eine Nennspannung angegeben. Das ist die Spannung, mit der das Gerät betrieben werden sollte.
Experiment Aufbau
Das Produkt aus Strom und Spannung stimmt mit dem Zahlenwert der Angabe auf der Glühlampe überein. Das ist kein Zufall. Die Angabe in der Einheit 1 W (Watt) ist die elektrische Leistung.
Die elektrische Leistung
Die elektrische Leistung P gibt an, wie viel elektrische Energie pro Zeiteinheit umgesetzt wird.
Die elektrische Leistung P ist das Produkt aus Spannung U und Stromstärke I.
{ \huge P=U\cdot I }
Die Einheit der elektrischen Leistung ergibt sich aus ihrer Berechnung:
Einheit [P] = 1 V·A = 1 W (Watt)
Die physikalische Größe der Leistung bzw. der Energiestromstärke kennst du schon aus dem vergangenen Schuljahr. Dort haben wir festgestellt: „Leistung P ist Arbeit pro Zeit t.“ bzw. Energieumsatz ΔE pro Zeit.
Nennspannung
Jede der Lampen in ♦Tabelle 01 hatte einen anderen Widerstand. Der Widerstand begrenzt den Stromfluss durch die Lampe. Die Spannung treibt den Strom an. Wenn eine größere Spannung angelegt wird, dann steigt auch der Strom. Der Glühdraht wird noch stärker leuchten und dann schmelzen.
Die Glühdrähte in einer Lampe werden so bemessen, dass der Strom, der bei der Nennspannung fließt, die Lampe nicht zerstört.