Spannung, Strom und Leistung
Der Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Leistung ist ein wichtiger Bestandteil der Elektronik und Elektrotechnik. Diese Beziehung ist wichtig, um die elektrische Leistung eines elektrischen Geräts zu verstehen.
- Leistungsfähigkeit eines Netzteils
- Verbrauch einer Glühlampe
- Vergleich des Stromverbrauchs von Bauteilen und Geräten
Spannung
Die elektrische Spannung (U) ist ein Maß für die elektrische Kraft, die zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Feld wirkt. Sie wird in der Einheit Volt (V) angegeben. Die elektrische Spannung ist eine der Grundgrößen der Elektronik und Elektrotechnik und wird zur Berechnung von elektrischen Strömen und Widerständen verwendet.
Strom
Der elektrische Strom beschreibt die Bewegung von Elektronen in einem Leiter. Ein elektrischer Strom ist eine Energieform, um elektrische Schaltungen und Geräten zu betreiben, die man allgemein als Verbraucher bezeichnet. Der Strom wird in der Einheit Ampere (A) angegeben.
Wegen der universellen Nutzungsmöglichkeiten ist der elektrische Strom die bevorzugte Energiequelle.
Leistung
Die elektrische Leistung (P) ist eine Größe, die den Energieverbrauch und die Leistungsfähigkeit eines elektrischen Geräts beschreibt. Sie wird in Watt (W) angegeben und ist das mathematische Produkt aus Spannung und Strom.
Die elektrische Leistung spielt eine entscheidende Rolle bei der Berechnung des Energieverbrauchs von Geräten und Maschinen sowie bei der Bestimmung der Effizienz von elektrischen Geräten.
Zusammenhang zwischen Spannung, Strom und Leistung
Wenn man die elektrische Spannung in Volt (V) und den elektrischen Strom in Ampere (A) misst, kann man die elektrische Leistung berechnen.
Der mathematische Zusammenhang besagt, dass die Leistung proportional zum Produkt aus Spannung und Strom ist. Mit Hilfe zweier Werte kann der dritte unbekannte Werte berechnet werden.
Es gilt folgende Formel:
Mit folgenden Formeln kann man die benötigte Spannung oder den benötigten Strom für eine bestimmte Leistung berechnen.
Spannung aus Leistung und Strom berechnen:
Strom aus Leistung und Spannung:
Nun ist es so, dass man nicht mit allen drei Werten hantiert, sondern immer nur mit zwei davon. Das reicht aus weil man den dritten Wert berechnen kann.
Aber, ein Wert allein bringt nichts, wenn man nicht einen zweiten Wert hat, um den dritten berechnen zu können.
Leistung in der Praxis
Beispiel 1: Wir haben ein Netzteil mit einer Nennspannung von 5 V und einem Nennstrom von 2 A. Das ergibt eine Nennleistung von 10 W.
Beispiel 2: Wir haben ein elektronisches Gerät mit einer geforderten Betriebsspannung von 5 V und einem Strombedarf von 2 A. Das ergibt ein Leistung von 10 W.
Beispiel 1 bezieht sich darauf, welche Leistung ein Netzteil bereitstellt und Beispiel 2 wieviel Leistung ein Gerät benötigt.
So ist die Angabe 10 W auf einem Netzteil nicht ausreichend, wenn nicht klar ist bei welchem Strom oder welcher Spannung das gilt. In der Regel ist zusätzlich die Spannung angegeben. Beispielsweise 5 V. Das heißt, das Netzteil liefert 2 A Strom.
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