(ET3-24) Elektrische Energie und Ohmsche Widerstände

Inhaltsverzeichnis

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
Zusammenhang – Elektrische Energie & Widerstände

 


Zusammenhang – Elektrische Energie & Widerstände


 

Merk's dir!
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.

 

 

Zusammenhang - Elektrische Energie & Widerstände
Zusammenhang – Elektrische Energie & Widerstände

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!
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


Ohmsches Gesetz
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!
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.

 

Kupfer als bevorzugtes Leitermaterial
Kupfer als bevorzugtes Leitermaterial

 

 

wie gehts weiter

Wie geht's weiter?

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

 

Trainingsbereich

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