Die mathematischen Gleichungen zur elektrischen Energie erklären wir dir als angehenden Techniker in diesem Kurstext.
Der Techniker spricht hier von qualitativen Eigenschaften der elektrischen Energie.
In Schaltplänen, wie dem in der Abbildung, tauchen viele Größen auf, die von der elektrischen Energie direkt abhängen sowie mit Gleichungen berechnet werden müssen.

Nachdem wir dir nun einige gute Gründe für den Einsatz von elektrischer Energie geliefert haben, wenden wir uns jetzt wieder der mathematischen Betrachtung zu.
Gleichungen – Elektrische Energie im Stromkreis:
In einem Grundstromkreis ist die Summe der zugeführten Energie gleich der Summe der abgeführten Energie. Soweit nichts Neues für dich.
Formal gilt:
Nach dem Maschensatz gilt ja ebenfalls der Sachverhalt, dass die Summe alle Spannungen gleich null sein muss.
Es gilt also eine Beziehung zwischen der Energie und Spannung
, die wir über die Hinzunahme der Größe Ladungsmenge
als Gleichung darstellen können:
- Als Spannungsgleichung:
sowie
- Als Energiegleichung:
Gleichungen – Elektrische Energie in Spannungsquelle:
Innerhalb der Spannungsquelle erteilt die Quellenspannung den Ladungsträgern den Energiezuwachs durch eine erzeugte (indizierte) elektrische Arbeit
.
Formal gilt:
Gleichungen – Elektrische Energie in passiven Zweipol:
Innerhalb eines passiven Zweipols wird Energie abgegeben. Diese „verbrauchte Energie“ bezeichnet man als effektive elektrische Arbeit .
Formal gilt:
Relation zwischen elektrischer Stromstärke und elektrischer Leistung:
Berücksichtigen wir nun, dass die Spannungen in der Spannungsquelle und im passiven Zweipol veränderlich sind und nehmen dann noch die Definitionsgleichung des Gleichstroms
hinzu, so erhalten wir zwei neue angepasste Gleichungen indem wir die Definitionsgleichung nach Q auflösen sowie einsetzen.
Formal gilt:
sowie
An dieser Gleichung kannst du erkennen, dass die Leistung umso größer wird,
- je größer die elektrische Spannung ist,
sowie
- je größer der elektrischer Stromstärke ist,
sowie
- je länger der elektrische Strom fließt
Elektrische Energie bei zeitlicher Änderung von Strom und Spannung:
Tritt eine zeitliche Änderung des Stroms oder der Spannung
auf, so müssen wir die letzte Gleichung für die elektrische Energie entsprechend anpassen.
Formal gilt:
Der Zusammenhang von Elektrischer Energie und Ohmschen Widerständen ist Thema des kommenden Kurstextes.
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