Elektrische Leistung

Arbeit wird immer dann verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft bewegt wird. Das Symbol für die physikalische Größe Arbeit ist das “W”. Als Einheit wird Joule (J) bzw. Newton-Meter (Nm) verwendet. Dabei gilt 1J = 1Nm. In diesen Überlegungen ist aber nicht berücksichtigt, wie viel Zeit benötigt wird, um diese Arbeit zu verrichten. Dazu verwendet man in der Physik die “Leistung”, eine sehr Methode beispielsweise und die Leistungsfähigkeit einer Maschine zu berechnen.

Leistung

Definitionsgemäß ist die Leistung definiert als Quotient aus Arbeit und Zeit.

Die Leistung wird mit der Einheit Watt [W], wobei 1 Watt 1 Joule pro Sekunde [J/s] oder 1 Newtonmeter pro Sekunde [Nm/s] entspricht. Diese Leistung lässt sich aber nicht nur im Fachgebiet Mechanik angeben, sondern auch im Bereich Elektronik.

Herleitung

Zur Herleitung der Formel für die elektrische Leistung wird nochmals die Formel wiederholt, die Leistung P berechnet sich aus dem Quotienten der elektrischen Energie W und der zugehörigen Zeit(differenz) t => P=W:t .
Die elektrische Energie W lässt sich durch die Formel bestimmen. Fasst man nun beide Formeln zusammen, so erhält man für die Berechnung der elektrischen Leistung: P = W:t = U· I· t : t = U· I

               P = U·IAnmerkungen:

• Mithilfe des Ohmschen Gesetzes lässt sich die obig genannte Formel umwandeln, je nachdem welche physikalische Größe gegeben ist:

          P = U · I
P = I² · R
P = U² : R

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Elektrische Leistung – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter “elektrischer Leistung”?

Die elektrische Leistung ist das Produkt aus der abfallenden elektrischen Spannung über einem Verbraucher und dem durch ihn fließenden elektrischen Strom.

2. Wie lautet die Formel zur Berechnung der elektrischen Leistung?

Die Formel zur Berechnung der elektrischen Leistung lautet: P = U * I, wobei P die Leistung, U die Spannung und I der Strom ist.

3. In welcher Einheit wird die elektrische Leistung gemessen?

Die elektrische Leistung wird in der Einheit Watt (W) gemessen.

4. Was passiert, wenn die Spannung bei konstantem Strom erhöht wird?

Wenn die Spannung bei konstantem Strom erhöht wird, dann steigt auch die elektrische Leistung.

5. Was passiert, wenn der Strom bei konstanter Spannung erhöht wird?

Wenn der Strom bei konstanter Spannung erhöht wird, dann steigt auch die elektrische Leistung.

6. Was passiert, wenn sowohl die Spannung als auch der Strom erhöht wird?

Wenn sowohl die Spannung als auch der Strom erhöht werden, wird die elektrische Leistung noch stärker erhöht.

7. Wie ändert sich die elektrische Leistung, wenn die Spannung halbiert und der Strom verdoppelt wird?

Wenn die Spannung halbiert und der Strom verdoppelt wird, bleibt die elektrische Leistung unverändert.

8. Was bezeichnet man als Leistungsfaktor?

Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung in einem Wechselstromkreis.

9. Was ist der Unterschied zwischen Wirkleistung und Scheinleistung?

Die Wirkleistung ist die tatsächlich an einem elektrischen Widerstand in Wärme umgesetzte Leistung, während die Scheinleistung sich aus der Multiplikation der effektiven Strom- und Spannungswerte ergibt.

10. In welchem Zusammenhang stehen Leistung, Energie und Zeit?

Leistung ist die abgegebene oder aufgenommene Energie pro Zeiteinheit. Daher ist Energie das Produkt aus Leistung und Zeit.