(ET3-24) Elektrische Energie und Ohmsche Widerstände

In diesem Kurstext stellen wir dir den Zusammenhang zwischen der Elektrischen Energie und den Ohmschen Widerständen vor.

In diesem Zusammenhang betrachten wir auch die Umwandlung in Wärmeenergie und die Verbindung zum Ohmschen-Gesetz.

Zusammenhang – Elektrische Energie & Widerstände

Merk's dir!

Stellen wir uns nun einen Stromkreis vor in welchem sich ausschließlich Ohmsche Widerstände befinden, dann wird die elektrische Energie in diesen gänzlich in Wärmeenergie umgewandelt.

Beginnen diese Widerstände infolge der elektrischen Energie zusätzlich zu glühen, wie bei der Glühbirne, so wird ein Teil dieser elektrischen Energie in Strahlungsenergie umgewandelt.

Merk's dir!

Diese Strahlungsenergie liegt im für den Menschen sichtbaren Spektrum und ist dir unter dem Begriff Licht bekannt.

undefiniert

Es gilt immer...

Egal ein welchen Anteilen sich die elektrische Energie in andere Energieformen wandelt, in Summe muss diese nach dem Satz der Erhaltung konstant bleiben.

Energie kann nicht erschaffen und nicht zerstört werden. Nur eine Umwandlung ist möglich.

undefiniert

Irgendwas stimmt hier nicht...

Du hast nicht Unrecht, wenn du jetzt sagst: Hey! Moment mal. Bei energiewandelnden Bauelementen im Stromkreis spricht man doch auch von Erzeugern und Verbrauchern.

Korrekt! Um diesen Widerspruch aufzuheben, sollte man die beiden Begriffe Erzeuger und Verbraucher immer nur spannungsbezogen, aber nicht leistungsbezogen verwenden.

Zusammenhang – Elektrische Energie trifft Ohmsches Gesetz

Wir haben bereits eine Gleichung für die Elektrische Verlust formuliert:

$\boxed{ W_{V} = I \cdot U \cdot t }$

Und wir kennen auch die Gleichung für das Ohmsche Gesetz auf gelöst nach Spannung und Strom :

$\boxed{ U = I \cdot R }$

sowie

$\boxed{I = \frac{U}{R} }$

Diese Strom-Spannungs-Beziehung am Ohmschen Widerstand setzen wir in die Gleichung für die Berechnung der elektrischen Verlust ein.

Somit können wir die in einem Widerstand $R$ in Wärme umgesetzte elektrische Energie berechnen:

$\boxed{ W = I^2 \cdot R \cdot t }$

sowie

$\boxed{W = \frac{U^2}{R} \cdot t }$

Liegt eine zeitliche Änderung der elektrischen Stromstärke oder der elektrischen Spannung vor, so müssen die Gleichungen dahingehend angepasst werden, dass die Momentanwerte integriert werden:

$\boxed{W = R \int i^2 dt }$

sowie

$\boxed{W = ( \frac{1}{R}) \int u^2 dt }$

Merk's dir!

In manchen Büchern findest du den Begriff Stromwärme. Er steht für diesen Vorgang, bei dem elektrische Energie eine Wärmemenge hervorruft.

Leiter mit Stromwärme

Es existieren verschiedene Widerstandsmaterialien sowie Leitermaterialien für die sich die Stromwärme bestimmen lassen:

Mangan

sowie

Konstantan

sowie

Kupfer

aber auch

Aluminium

außerdem

viele weitere Werkstoffe.

wie gehts weiter

Wie geht's weiter?

Nachdem du jetzt die Elektrische Energie kennst, soll die Elektrische Leistung Thema der nachfolgenden Kurstexte sein.

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