Was ist Elektrische Energie?

Spannung und Stromstärke sind zwei grundlegende Parameter eines elektrischen Schaltkreises. Allerdings reichen nur Spannung und Stromstärke nicht aus, um das Verhalten eines Schaltelementes zu beschreiben. Wir müssen wissen, wie viel elektrische Leistung ein Schaltelement verarbeiten kann. Wir alle haben gesehen, dass eine 60-Watt-Glühbirne weniger Licht als eine 100-Watt-Glühbirne abgibt. Wenn wir die Stromrechnung für den Stromverbrauch bezahlen, zahlen wir tatsächlich für die elektrische Leistung für einen bestimmten Zeitraum. Daher ist die Berechnung der elektrischen Leistung für die Analyse eines elektrischen Schaltkreises oder Netzwerkes von großer Bedeutung.

Angenommen, ein Element liefert oder verbraucht in einer Zeitspanne von dt Sekunden eine Energie von dw Joules, dann kann die Leistung des Elements wie folgt dargestellt werden,

Diese Gleichung kann auch wie folgt umgeschrieben werden,

Da die Ausdrücke für Spannung und Stromstärke in der Gleichung momentan sind, ist auch die Leistung momentan. Die dargestellte Leistung ist zeitabhängig.

Die Leistung eines Schaltelements ist das Produkt der Spannung über dem Element und der Stromstärke durch es.

Wie bereits erwähnt, kann ein Schaltelement entweder Leistung absorbieren oder liefern. Die Absorption von Leistung wird durch ein positives Vorzeichen (+) im Leistungsausdruck dargestellt. Gleiches gilt für die Lieferung von Leistung, die durch ein negatives Vorzeichen (-) dargestellt wird.

Passive Vorzeichenkonvention

Es gibt eine einfache Beziehung zwischen der Richtung des Stromes, der Polung der Spannung und dem Vorzeichen der Leistung eines Schaltelements. Diese einfache Beziehung nennen wir passive Vorzeichenkonvention. Wenn ein Strom durch ein Element an seinem Terminal mit positiver Spannungspolarität eintritt, setzen wir ein positives Vorzeichen (+) vor das Produkt aus Spannung und Strom. Dies bedeutet, dass das Element Leistung vom elektrischen Schaltkreis absorbiert oder verbraucht. Andererseits, wenn der Strom durch das Element sein Terminal mit positiver Spannungspolarität verlässt, setzen wir ein negatives Vorzeichen (-) vor das Produkt aus Spannung und Strom. Dies bedeutet, dass das Element Leistung zum elektrischen Schaltkreis liefert oder bereitstellt.

Nehmen wir ein Widerstand, der an zwei Schaltkreisterminals angeschlossen ist. Obwohl der Rest des Schaltkreises in der Abbildung nicht gezeigt wird, sind die Polarität des Spannungsabfalls über dem Widerstand und die Richtung des Stromes durch den Widerstand in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Der Widerstand verbraucht eine Leistung von vi Watt, da der Strom i Ampere durch seine positive Seite des abgefallenen Spannungs v Volt fließt, wie dargestellt.

Nehmen wir eine Batterie, die an zwei Schaltkreisterminals angeschlossen ist. Obwohl der Rest des Schaltkreises in der Abbildung nicht gezeigt wird, sind die Polarität des Spannungsabfalls über der Batterie und die Richtung des Stromes durch die Batterie in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Die Batterie liefert eine Leistung von vi Watt, da der Strom i Ampere durch ihre positive Polungsterminal bei v Volt fließt, wie dargestellt.

Quelle: Electrical4u

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