Die elektrische Arbeit und Energie

Elektrische Energie

Fließender Strom besitzt mehrere Verwendungszwecke, z. B. Wärmeerzeugung oder das Verrichten mechanischer Arbeit. Um diese Arbeit berechnen zu können, gibt es die elektrische Energie.

Berechnet wird die elektrische Energie mit der Spannung, der Stromstärke und der Zeit, in der gemessen wird.

$E_{El}=U\cdot I\cdot t$

Info

Die elektrische Energie wird in Joule (J) oder in Wattsekunden (Ws) angegeben. Es gilt:

$1Ws=1V\cdot1A\cdot1s$

Häufig findet man auch die Angabe in Kilowattstunden. $1kWh=3.600.000Ws$

Elektrische Energie lässt sich auch ohne die Stromstärke berechnen, wenn die Ladung des Teilchens bekannt ist.

$E_{El}=U\cdot Q$

Diese Formel ergibt sich aus der obigen Definiton der elektrischen Energie $E_{El}=U\cdot I\cdot t$ und der Formel der Stromstärke $I=\frac{\Delta Q}{\Delta t}$.

Elektrische Arbeit

Die Arbeit $W$ gibt an, um welchen Betrag die Energie $E_{El}$ verändert wird. Es kann nicht die absolute Energie angegeben werden sondern immer nur eine Energieveränderung. Daher gilt:

$W=\Delta E_{El}$

Von der elektrischen Spannung kennen wir auch bereits die Formel

$W=U\cdot Q$

Merke

Die elektrische Arbeit, die benötigt wird, um ein Teilchen zu bewegen, entspricht der Spannung mal der Ladung.

Beispiel

Durch eine Kaffeemaschine mit der Spannung 230 Volt fließt ein Strom mit 0,5 Ampere. Das Kochen eines Kaffees dauert 2 Minuten. Bestimme die elektrische Arbeit.

Gegeben: $U=230V$, $I=0,5A$, $\Delta t = 2min = 120s$

Gesucht: Arbeit $W$

$W=U\cdot I\cdot \Delta t$

$W=230V\cdot 0,5A\cdot 120s$ $=13,8kJ$