Elektrische Arbeit


Online Rechner mit Rechenweg

Der Online Rechner von Simplexy kann dir beim berechnen vieler Aufgaben helfen. Probiere den Rechner mit Rechenweg aus.



Einführung

Strom ist aus dem heutigen Leben nicht mehr weg zu denken, er ist eines der wichtigsten Energiequellen. Das besondere an Strom als Energieträger ist seine Transportierbarkeit. Doch wie kann die elektrische Energie umgewandelt werden?

Bevor wir uns dem Thema widmen, könnte es nützlich sein die folgenden Themen zu wiederholen:

Elektrische Arbeit

Energie und Arbeit sind physikalisch das selbe, man bezeichnet Energie auch als gespeicherte Arbeit. Sowohl die Einheiten als auch die Formeln der elektrischen Energie und elektrischer Arbeit sind äquivalent. In der Physik verwendet man als Formelzeichen für die elektrische Arbeit ein großes \(W\) und die Einheit Wattsekunde \([Ws]\), dabei ist \(1Ws=1\)Joule.

Die elektrische Arbeit die verrichtet wird bei der Verschiebung einer Ladung \(Q\) zwischen zwei Punkten, zwischen denen die Spannung \(U\) besteht, beträgt:

\(W=U\cdot Q\)


Elektrische Arbeit in einem Stromkreis

Sind über die Zeitspanne \(\Delta T\) sowohl die Spannung \(U\) als auch die Stromstärke \(I\) konstant, so kann die Ladung \(Q\) durch das Produkt aus Stromstärke und Spannung ersetzt werden.

\(Q=I\cdot \Delta T\)

Mehr dazu gibt es hier.


Damit erhält man:

Arbeit im Stromkreis

\(\Delta W=U\cdot I\cdot \Delta T\)



Dabei ist zu erwähnen dass, das Produkt aus Spannung \(U\) und Stromstärke \(I\) die elektrische Leistung \(P\) ist. Damit kann man die elektrische Arbeit auch folgendermaßen schreiben:

\(\Delta W=P\cdot \Delta T\)



Beispiel:

Wie groß ist die verrichtete elektrische Arbeit in einem Stromkreis, an dem über einen Zeitraum von \(5\) Sekunden eine Spannung von \(200V\) anliegt und eine Stromstärke von \(3\) Ampere fließt?

Lösung:

Zur Berechnung der elektischen Arbeit verwenden wir die Formel \(\Delta W=U\cdot I\cdot \Delta T\). Wir setzen die Werte ein und erhalten:

\(\Delta W=U\cdot I\cdot \Delta T\)

\(\Delta W=200V\cdot 3A\cdot 5s=3000Ws\)

Die verrichtete elektrische Arbeit im Stromkreis beträgt \(3000\) Joule