Physik

Wie berechnet man die elektrische Energie?

Inhaltsverzeichnis:

In diesem Text erklären wir dir, was man unter der elektrischen Energie versteht und wie du sie berechnen kannst.

Die Energie wird als elektrische Energie bezeichnet, wenn man sie mithilfe von Elektrizität übermitteln bzw. übertragen kann. Wird elektrische Energie in eine andere Energieform umgewandelt, spricht man auch von elektrischer Arbeit. Stell dir beispielsweise einen Ventilator vor, der an eine Batterie angeschlossen ist und läuft. In diesem Moment wird elektrische Energie von der Batterie auf den Ventilator übertragen und in Bewegungsenergie umgewandelt. Das kannst du anhand der sich drehenden Rotorblätter feststellen. Elektrische Energie kann gespeichert, aber auch in andere Energieformen umgewandelt werden. Zum Beispiel kann sie verwendet werden, um Wärme abzugeben (z.B. in einem Backofen) oder Licht auszusenden (z.B. bei einer Glühbirne).

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Elektrische Energie berechnen

Wenn man die elektrische Energie in der Physik verwendet oder benötigt, braucht man für diese das Formelzeichen $E$ und die Einheit $Ws$. $Ws$ steht hierbei als Abkürzung für Wattsekunde. Eine $Ws$ ist dabei genauso groß wie ein Joule.

Merke

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Es gilt also: $1Ws = 1 J$

Formelzeichen

Wenn du die elektrische Energie berechnen möchtest, benötigst du drei Werte, die du dann multiplizieren musst.

Stromstärke

Zum einen ist das die Stromstärke. Diese sagt aus, wie viel elektrische Ladung in einer Sekunde durch einen Leiter (z.B. ein Stromkabel) fließt. In Berechnungen wird sie mit dem Formelzeichen $I$ ausgedrückt und trägt die Einheit Ampere ($A$).

Spannung

Der zweite Wert ist die elektrische Spannung, die angibt, wie groß der Antrieb des elektrischen Stroms ist. Das Formelzeichen, das du in einer Berechnung verwendest, ist $U$ mit der dazugehörigen Einheit Volt ($V$).

Zeit

Der letzte benötigte Wert ist die Zeit. In einer Rechnung muss festgelegt sein, für welchen Zeitraum man die elektrische Energie berechnen möchte. Dieser Wert trägt in der Formel die Bezeichnung $t$ und wird in Sekunden ($s$) angegeben.

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Wenn du diese Werte nun in einer Formel zusammenfasst, sieht diese wie folgt aus:

$E_{elek} = U\cdot{I}\cdot{t}$

Wichtig bei einer solchen Rechnung ist es, dass sich die Werte für die Spannung und für die Stromstärke nicht verändern.

Anwendungsbeispiel

Anhand einer Beispielrechnung möchte ich dir nun verdeutlichen, wie du die elektrische Energie berechnest.

Stell dir vor, aus einer handelsüblichen europäischen Steckdose mit 230 $Volt$ fließt Strom mit einer Stromstärke von 5 $Ampere$ über einen Zeitraum von 4 $Sekunden$. Setze nun die angegebenen Werte in die Formel ein, die du kennengelernt hast:

Beispiel

Beispiel

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$E_{elek} = 230 V\cdot{5A}\cdot{4s}$

Wenn du diese Formel nun ausrechnest, ergibt sich ein Wert von 4600 $Ws$. Diese 4600 Wattsekunden oder auch $Joule$ (siehe oben) stehen also für die elektrische Energie, die sich unter den angegebenen Voraussetzungen ergibt.

Nun weißt du alles Wissenswerte über die elektrische Energie und wie du sie berechnen kannst. Dein neu erlerntes Wissen kannst du jetzt an unseren Übungsaufgaben testen. Dabei wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!

 

Übungsaufgaben

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Es fließt Strom mit einer Stromstärke von 16 Ampere und einer Spannung in Höhe von $120$ Volt. Es ergibt sich eine elektrische Energie von $21120$ Ws. Wie lange fließt der Strom?

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Es fließt Strom mit einer Stromstärke von 8 Ampere 4 Sekunden lang und es ergibt sich eine elektrische Energie von $3200$ Ws. Wie groß ist die Spannung (U) in Volt?

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Welchen Wert hat die elektrische Energie, wenn aus einer Steckdose $230$ V, $4$ Sekunden lang mit $22$ Ampere fließen?

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Löse die Rechnung und markiere die korrekte Antwort.
$120V\cdot{7A}\cdot{2min}$

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