Elektrische Einheiten – Leistung, Spannung, Stromstärke und Energie

Die drei Kerneinheiten

Symbol	Größe	Einheit
P	Leistung (Power)	Watt (W)
U	Spannung (Voltage)	Volt (V)
I	Stromstärke (Current)	Ampere (A)

Das Leistungsdreieck

Die drei Größen stehen alle in folgender Beziehung miteinander P = U x I. Wenn man die Größe die man berechnen möchte abdeckt entsteht die Formel die man benötigt.

      P
    -----
    U | I

• P = U x I (Leistung = Spannung x Stromstärke)
• U = P / I (Spannung = Leistung / Stromstärke)
• I = P / U (Stromstärke = Leistung / Spannung)

Ohmsches Gesetz

Das Ohmsche Gesetz führt den Widerstand R (gemessen in Ohms, Ω) ein und verbindet ihn mit Spannung und Stromstärke.

Das gleiche Dreiecksprinzip lässt sich auch hier anwenden:

      U
    -----
    R | I

• U = R x I (Spannung = Widerstand x Stromstärke)
• R = U / I (Widerstand = Spannung / Stromstärke)
• I = U / R (Stromstärke = Spannung / Widerstand)

Kombinierte Formeln

Das Verbinden der Leistungsformel mit dem Ohmschen Gesetz bietet zusätzliche Möglichkeiten zur Berechnung der Leistung:

• P = U² / R
• P = I² x R

Beispiele

Beispiel 1: Ein Gerät läuft mit 230 V und zieht 2 A. Wie hoch ist der Stromverbrauch (P)?

P = U x I = 230 V x 2 A = 460 W

Beispiel 2: Eine 100 W Glühbirne arbeitet mit 230 V. Wie viel Strom (I) verbraucht sie?

I = P / U = 100 W / 230 V ≈ 0,43 A

Beispiel 3: Ein Widerstand von 50 Ω führt 3 A. Wie groß ist der Spannungsabfall an ihm?

U = R x I = 50 Ω x 3 A = 150 V

Elektrische Arbeit (Energie)

Elektrische Arbeit W (oft auch "Energie" genannt, manchmal auch als E geschrieben) ist die Menge an Energie, die ein Gerät über einen bestimmten Zeitraum verbraucht oder erzeugt. Die SI-Einheit ist Joule (J), wird aber im täglichen Gebrauch öfters in Wattstunden (Wh) oder Kilowattstunden (kWh) angegeben.

Die Formel dafür lautet:

• W = P x t (Arbeit = Leistung x Zeit)

Das P kann aber auch mit U x I ersetzt werden um W direkt berechnen zu können ohne erst P berechnen zu müssen.

• W = U x I x t

Gängige Energieeinheiten

Einheit	Symbol	Entspricht
Joule	J	1 W x 1 s
Wattstunden	Wh	3,600 J
Kilowattstunden	kWh	1,000 Wh = 3,600,000 J

info

Das Symbol W wird sowohl für die Einheit „Watt“ (eine Leistungseinheit) als auch für die Größe „Arbeit“ verwendet. Der Kontext macht die Bedeutung in der Regel deutlich. Manche Quellen verwenden E für „Arbeit“, um Verwechslungen zu vermeiden.

Beispiele

Beispiel 1: Eine 60 W Glühbirne läuft für 5 Stunden. Wie viel Energie verbraucht sie?

W = P x t = 60 W x 5 h = 300 Wh = 0,3 kWh

Beispiel 2: Ein Gerät zieht 30 Minuten lang 2 A bei 230 V. Wie viel Energie verbraucht es?

W = U x I x t = 230 V x 2 A x 0,5 h = 230 Wh

Beispiel 3: Eine Stromrechnung zeigt, dass 250 kWh verbraucht wurden bei einem Strompreis von 0,30€ pro kWh. Was sind die Gesamtkosten?

Kosten = 250 kWh x 0,30€/kWh = 75,00€