Elektrische Energie Berechnen

[Cecile Lilien]

DieEnergie wird als elektrische Energie bezeichnet, wenn man sie mithilfe von Elektrizitt bermitteln bzw. bertragen 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 luft. In diesem Moment wird elektrische Energie von der Batterie auf den Ventilator bertragen und in Bewegungsenergie umgewandelt. Das kannst du anhand der sich drehenden Rotorbltter feststellen. Elektrische Energie kann gespeichert, aber auch in andere Energieformen umgewandelt werden. Zum Beispiel kann sie verwendet werden, um Wrme abzugeben (z.B. in einem Backofen) oder Licht auszusenden (z.B. bei einer Glhbirne).

Die elektrische Energie ist eine Energieform, die durch elektrischen Strom transportiert wird. Sie kann dazu verwendet werden, Objekte in Bewegung zu setzen, Wrme zu erzeugen oder Licht auszusenden. Zwei Anwendungsmglichkeiten sind zum Beispiel das Drehen eines Ventilators oder das Licht einer Glhbirne.

Elektrische Energie ist die Energie, die in elektrischen Feldern und Magnetfeldern vorliegt. Sie ist in der Lage, elektrische Ladungen zu bewegen. Dadurch funktionieren Gerte und Elektronik wie Lampen oder Computer. Sie ist eine wichtige Energiequelle fr viele Aspekte des modernen Lebens.

Die elektrische Energie besitzt als Formelzeichen E, wobei die elektrische Energie Einheit Wattsekunde (Ws) ist. Dabei stellt Joule (J) die eigentliche Standard-Einheit fr jede Energieform dar. Mit dieser Vereinheitlichung ist auch zwischen verschiedenen Lndern klar, dass du bei Joule von der Energie sprichst.

Beim besonderen Fall eines Kondensators mit einer Kapazitt C kann die Energie im elektrischen Feld zwischen den Platten gespeichert werden. Die elektrische Energie Formel fr die gespeicherte Energie sieht dann wie folgt aus:

Ein Kondensator besteht aus zwei Metallplatten, die sich gegenberstehen. Zwischen diesen kann eine Spannung aufgebaut werden, sodass sich der Kondensator aufldt. Ein Beispiel fr einen Kondensator ist ein Defibrillator.

Zum Beispiel wird die elektrische Energie genutzt, um die Lampen in unseren Husern und Straen zum Leuchten zu bringen. Auch Kchengerte wie Toaster und Mikrowellen bentigen elektrische Energie, um zu funktionieren.

Die elektrische Energie ist in der Lage, elektrische Ladungen zu bewegen. Deswegen macht es Sinn, sie mit der Lageenergie bzw. potenziellen Energie bei Massen zu vergleichen.

Die Lageenergie ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Hhe hat. Zum Beispiel hat ein Ball auf einem Regal eine Lageenergie. Die kann zur Bewegungsenergie umgewandelt werden, wenn er fllt.

Wenn ein Plattenkondensator unter Spannung gesetzt wird, liegt in seinem elektrischen Feld auch elektrische Energie vor. Was ein Plattenkondensator genau ist, erfhrst du in diesem Video dazu!

Was ist elektrische Energie einfach erklrt? Bei elektrischer Energie handelt es sich um eine von vielen Energieformen, die auf der gleichen Stufe wie mechanische, chemische, magnetische, thermische und Kernenergie angesiedelt ist.[1] Elektrische Energie wird mit Hilfe von Elektrizitt bertragen, kann aber auch in speziellen elektrischen Feldern gespeichert werden. Im Grunde handelt es sich bei elektrischer Energie also um eine Fhigkeit des elektrischen Stroms. Erst durch sie wird mechanisches Arbeiten, das Erzeugen von Wrme oder das Aussenden von Licht mglich.[1]

Elektrische Energie lsst sich in elektrischen und magnetischen Feldern speichern und kann in andere Energieformen umgewandelt werden. Diese Tatsache macht man sich zum Beispiel bei der Brennstoffzellen-Technologie zunutze. Fr elektrische Energie verwendet man das Formelzeichen E und die Einheit Wattsekunde (Ws). Ein Watt entspricht einem Joule (Js).[3]

Wer hat die elektrische Energie entdeckt? Schon in der Antike entdeckten die Menschen die Existenz geladener Teilchen, beziehungsweise die Phnomene, die diese verursachen. Thales von Milet, der um 624 v. Chr. geboren wurde, stellte fest, dass Bernstein (griechisch ""elektron"") bei Reibung kleine Teilchen anzieht. Auf der Oberflche des Bernsteins sammeln sich kleine geladene Teilchen, die dann wiederum andere Teilchen anziehen.

Danach dauerte es noch recht lange, bis man lernte, diese Teilchen technisch zu nutzen und einen kontinuierlichen Elektronenfluss zu erzeugen. Die erste funktionierende Batterie erfand Alessandro Volta um 1775. hnlich wie bei der heutigen Wasserstoff-Brennstoffzelle und der Direktmethanol-Brennstoffzelle erzeugte diese erste Batterie Strom durch chemische Reaktionen. Aufgrund seiner Erfindung wurde Volta zum Namensgeber der Einheit der elektrischen Spannung, dem Volt.

Erst durch die Nutzung anderer Energiequellen erhlt man elektrische Energie, beziehungsweise elektrischen Strom. Sie wird also nicht aus dem Nichts erzeugt, sondern entsteht durch das Umwandeln einer Energieform in eine andere. So benennt man Kraftwerke nach der Energieform, mit der ein Generator in Bewegung gesetzt wird und mit deren Hilfe elektrischer Strom entsteht. Aus diesem Grund unterscheidet man zwischen Wasser- und Windkraftwerken, Solaranlagen, Biomasse-Kraftwerken, Kohle- oder Gasturbinenkraftwerken, Kernenergieanlagen und einigen anderen Arten.

Grere Mengen an Strom beziehungsweise elektrischer Energie entstehen also in Kraftwerken. Aber auch ein kleiner Dynamo, beispielsweise am Fahrrad, kann auf hnliche Art und Weise elektrische Energie produzieren. Bewegt sich das Fahrrad, dreht sich ein Permanentmagnet in einer Induktionsspule. Es entsteht ein Stromfluss, der die Lampe leuchten lsst.

Welcher Prozess genau ntig wird, um Strom zu erzeugen, unterscheidet sich je nach Energieerzeuger. Nutzt man beispielsweise Wasser als Energieerzeuger, kommt man ganz ohne Verbrennungsprozesse aus. Hierbei werden die Turbinen durch die reine Bewegungsenergie eines flieenden Gewssers angetrieben. Diese Energie treibt auerdem den Generator an, woraufhin sie in elektrischen Strom umgewandelt wird.[5]

Obwohl Elektrizitt fr den Menschen unsichtbar ist, besteht einfach alles um uns herum aus kleinen Teilchen, den Atomen. Atome verfgen ber einen Atomkern, der von kleinen Elektronen umgeben ist. Diese Teilchen bilden die Grundlage fr elektrischen Strom und sind sehr, sehr klein. Sie sind positiv oder negativ geladen und erzeugen durch ihre Ladung elektrische Felder. Bewegen sich die Teilchen in eine Richtung, wird flieender Strom erzeugt.[6]

Wie und wo wird die elektrische Energie genutzt? Dank elektrischer Energie haben wir Licht in unseren Husern, er lsst aber auch die Blitze whrend eines Gewitters entstehen. Der in den Kraftwerken erzeugte Strom wird anschlieend ins Stromleitungssystem eingespeist. Schliet man dann ein Gert ans Stromnetz an und schaltet es ein, ist der Stromkreis geschlossen und der Strom fliet. Neben dem flieenden Strom gibt es elektrische Energie, die in Batterien gespeichert wird. Diese liefern nicht nur Strom fr Uhren, Taschenlampen oder elektronisches Spielzeug, sondern sogar fr Autos.

Elektrische Energie bestimmt auch unseren Informationsfluss. Digitale Gerte wie z.B. Smartphones, Tablets und Laptops werden mit elektrischer Energie betrieben. Wrde diese wegfallen, knnten wir uns nicht mehr so einfach mit Informationen aus aller Welt versorgen.[5]

Wie wird elektrische Energie berechnet? Die elektrische Energie Einheit ist Joule. Fr die Berechnung der elektrischen Energie bentigt man drei Werte, die zu multiplizieren sind. Die Stromstrke gibt an, wie viel elektrische Ladung pro Sekunde durch einen Leiter, beispielsweise ein Kabel, fliet. Sie hat die Einheit Ampere (A) und das Formelzeichen I. Auerdem wichtig ist die elektrische Spannung, die angibt, wie gro der Antrieb des elektrischen Stroms ist. Die Einheit fr die elektrische Spannung ist Volt (V), das Formelzeichen fr die Berechnung ist U. Zu guter Letzt bentigt man den Wert der Zeit. Mageblich ist hier der Zeitraum, fr welchen man die elektrische Energie berechnen will. Dieser Wert wird in Sekunden angegeben und trgt in der Berechnung die Bezeichnung t.

Logischerweise bedeutet dies, dass je grer die elektrische Spannung und die elektrische Stromstrke sind, desto grer ist die in einem Stromkreis umgewandelte elektrische Energie. Und: Die elektrische Energie vergrert sich, je lnger der Strom luft.[2]

Auch die elektrische Energie-Leistung lsst sich messen beziehungsweise berechnen. Sie gibt den Energieverbrauch an, also wie viel elektrische Energie in einer gewissen Zeit verbraucht wird. Grundstzlich kann man die elektrische Leistung (P) durch die Multiplikation von Spannung (U) und Strom (I) berechnen:[7]

Experten sind sich einig, dass die Zunahme klimaschdlicher Emissionen und der damit einhergehende Klimawandel auf menschliche Aktivitten zurckzufhren sind. Energiesparen dient dementsprechend der Abwendung des Klimawandels und hilft, den Aussto klimaschdlicher Emissionen zu reduzieren.

Elektrische Energie umgibt uns in all unseren Lebenswelten. Dabei entsteht sie nicht einfach aus dem Nichts, sondern wird aus anderen Energieformen umgewandelt. Der Prozess des Herstellens von Strom unterscheidet sich je nach Energieerzeuger. Weil elektrische Energie und ihr Entstehungsprozess in Kraftwerken das Klima immer noch negativ beeinflussen, sollten Verbraucher sich einen bewussten Umgang mit Strom aneignen und Einsparmanahmen ergreifen.

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