Elektrische Leistung und Energie

Wenn Ladung getrennt wird, ist dafür eine Kraft notwendig. Ist Ladung getrennt worden, ist die elektrische Energie im System gestiegen. Der Vorgang der Ladungstrennung entspricht einer elektrischen Leistung, die die Energieänderung hervorgerufen hat. Für die Ladungstrennung gilt:

Die Integration ist die Umkehrfunktion der Ableitung. Also entspricht die Energie nach der Ladungstrennung dem Zeit-Integral über die Leistung. Wir können die Energie auch als Produkt aus Spannung und Ladung beschreiben.

Die elektrische Leistung berechnen wir also aus Spannung mal Strom. Die Energie ist das Integral der Leistung über der Zeit. Wir bewirken etwas, wenn elektrische Leistung genutzt wird, um elektrische Energie z. B. in Bewegungsenergie umzuwandeln. Leistung gibt es in der Elektrotechnik nur, wenn gleichzeitig Spannung und Strom vorhanden sind.

An einer Steckdose ist immer Spannung vorhanden. Eine volle Batterie hat auch immer Spannung an ihren Anschlüssen. So lange wir keine Last anschließen, durch die Strom fließt, ist die Leistung 0. Erst wenn an die Batterie z. B. eine LED angeschlossen wird, fließt Strom durch die LED. Damit sind gleichzeitig Spannung und Strom und damit eine Leistung vorhanden. Jetzt wird elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt. Die Höhe der Energieänderung pro Zeit entspricht der Leistung.

Eine Spannung ohne Strom ist wie ein Stein, der auf einem Tisch liegt und sich nicht bewegt. Er wird von der Erde angezogen, es wirkt also eine Kraft auf ihn. Es passiert aber nichts. Erst wenn wir den Tisch beseitigen und Kraft und Bewegung gleichzeitig vorhanden sind, ändern sich die Energien im System.

Weiterführende Informationen

Leifi-Physik

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