Die elektrische Leistung

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In meinem heutigen Beitrag möchte ich euch eine weitere Grundlage der Gebäudetechnik vorstellen. Es handelt sich dabei um die elektrische Leistung P, welche im allgemeinen Sprachgebrauch unter dem Begriff „elektrischer Strom“ bekannt ist.

Die elektrische Leistung lässt sich mit den drei physikalischen Größen der elektrischen Spannung U, der elektrischen Stromstärke I und des elektrischen Widerstands R berechnen. Diese habe ich anhand eines Flussbeispiels in meinem Beitrag zum Ohmschen Gesetz genauer beschrieben. Daher werde ich die elektrische Leistung in diesem Beitrag auf der Grundlage des Flussbeispiels beschreiben.

Hinweis: Ich habe diesen Beitrag am 20.02.2014 überarbeitet und möchte mich noch einmal bei Olof Matthei von Energie-Effizient-Sparen für seinen konstruktiven Kommentar bedanken. Die Erklärung für seinen Kommentar findet ihr in meinem Beitrag zum Ohmschen Gesetz.

Die elektrische Leistung

Die elektrische Leistung P wird in Watt W angegeben und beschreibt in unserem Flussbeispiel die Antriebsleistung des Wasserrades. Die elektrische Leistung kann mit den Formeln aus Abbildung 3 berechnet werden.

Darstellung der elektrischen Leistung

Abbildung 1: Darstellung der elektrischen Leistung P=U*I, P=R*I², P=U²/I

Beispielrechnung für die elektrische Leistung

Zur Berechnung der elektrischen Leistung unseres Wasserrads nehmen wir die Daten aus dem Beitrag zum Ohmschen Gesetz unserer Flussbeispielrechnung:

  • Spannung U = 220V
  • StromstärkeI = 0,2A
  • Widerstand R = 1100\Omega}

    \[ P=220V \cdot 0,2A = \underline{\underline{44W}} \]

    \[ P=1100\Omega \cdot 0,2A^2 = \underline{\underline{44W}} \]

    \[ P=\frac{220V^2}{1100\Omega} = \underline{\underline{44W}} \]

Unser Wasserrad mit einem Widerstand von 1100 Ohm, in einem Netz mit 220 Volt Spannung und einer durchflossenen Stromstärke von 0,2 Ampere hat eine Antriebsleistung von 44 Watt. Auch hier gilt: Mit zwei der drei physikalischen Größen (Spannung, Widerstand, Stromstärke) könnt ihr die elektrische Leistung berechnen. Die Formeln dazu findet ihr in Abbildung 1.

Ich hoffe ich konnte euch mit dieser Erklärung die elektrische Leistung etwas näher bringen. Falls ihr Fragen, Anregungen oder Kritik habt, nutzt die Kommentarfunktion.

Liebe Grüße! Martin

Weiterführende Links und Quellen:
Wikipedia – elektrische Ladung
Wikipedia – elektrische Spannung
Wikipedia – elektrische Stromstärke
Wikipedia – elektrischer Widerstand
Wikipedia – elektrische Leistung
Elektronik Kompendium – Elektrische Leistung P
Frustfrei lernen – Strom, Spannung und Widerstand (Elektronisch)
Grundlagen der Elektrotechnik in 30 Minuten – Franz Winter


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4 Kommentare/Fügen deinen eigenen Kommentar hinzu

  1. Olof Matthaei / Antworten ¬

    Hallo, Martin!

    Es ist immer nett, Vorgänge so zu beschreiben, dass sie verstanden werden. In deine Analogie des Wasserstroms mit dem elektrischen Strom ist nur ein kleiner Fehler hinein geraten, der uns auf eine weitere Größe im elektrischen Stromkreis führen wird.

    Die Spannung U des Stroms ist das Potenzial, das beim Fluss mit der geodätischen Höhendifferenz H zu beschreiben wäre. Du hast hier das Gefälle des Flusses bemüht, dass die Potenzialdifferenz in einem Punkt x beschreibt: dU = dH (x). Du hast aber auch die Breite b des Flusses in die Betrachtung mit einbezogen und die hat mit der Spannung nichts zu tun, sondern stellt den Widerstand R des Flussbetts dar. Je breiter der Fluss, desto geringer der Widerstand: R ≈ 1/b. Das entspricht beim Strom dem Querschnitt der Stromleiter. Je dicker der Leiter, desto mehr Strom kann durchfließen. (Deswegen auch der ganze Aufwand mit dem Ausbau des Stromnetzes: Viel Strom erfordert viel Leiter.)

    Aber wie du richtig schreibst ist die Leistung das Produkt aus Strom und Spannung. Also leistet ein kleiner Fluss mit hohem Gefälle auf einem definierten Abschnitt vielleicht mehr als ein breiter Fluss mit geringem Gefälle.

    Die Spannung ergibt sich als U = ∫ dU(x) dx, im Fall gleichmäßigen Gefälles mithin: U = dU (x2 – x1). Was ich sagen wollte ist: Die Breite hat keinen Einfluss auf die Spannung.

    Alles Gute
    Olof

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Hallo Olof,

      vielen Dank für deinen Kommentar und deinen Hinweis. Da hatte ich einen kleinen Denkfehler. Ich werde den Beitrag zur elektrischen Leistung in den nächsten Tagen anpassen und mit einer Edit-Info versehen.

      Liebe Grüße! Martin

  2. Willi Teichmann G+ / Antworten ¬

    wieder mal,- allgemein verständlich beschrieben, danke

    1. Martin Schlobach / Antworten ¬

      Danke Willi 🙂 und liebe Grüße!

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