Watt'sches Gesetz: Was ist es? Formel, Beispiele & Watt'sches Gesetz-Dreieck

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Feld: Grundlagen der Elektrotechnik

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Was ist das Watt'sche Gesetz?

Das Watt'sche Gesetz definiert das Verhältnis zwischen Leistung, Stromstärke und Spannungsabfall in einem elektrischen Schaltkreis. Das Watt'sche Gesetz besagt auch, dass die Leistung eines elektrischen Schaltkreises das Produkt seiner Spannung und Stromstärke ist.

Formel des Watt'schen Gesetzes

Die Formel für das Watt'sche Gesetz lautet wie folgt. Sie gibt die Beziehungen zwischen Leistung (Watt), Stromstärke (Ampere) und Spannung (Volt) an.

$\begin{align*} Power = Voltage\times Current\end{align*}$

$\begin{align*}Voltage = \frac{Power}{Current} \end{align*}$

$\begin{align*}Current = \frac{Power}{Voltage} \end{align*}$

Beispiel 1 zum Watt'schen Gesetz

Angenommen, Sie möchten herausfinden, wie viele 500-Watt-Beleuchtungseinheiten Sie in einen Schaltkreis einstecken können, ohne einen Sicherungsschalter auszulösen.

Zuerst möchten Sie wissen, wie viel Strom von dem Schaltkreis gezogen werden kann. Die meisten Haushalte haben 15-Ampere-Schaltkreise, und die meisten Schaltkreise haben einen 20-Ampere-Sicherungsschalter. Was wäre also die gesamte Leistung?

Wir wissen, dass Watt = Volt x Ampere. Hier sind die Spannung und Stromwerte mit 110V und 20A gegeben. Die berechneten Watt wären also 2200W. Also muss alles, was wir in unseren Schaltkreis einstecken, weniger als 2200 Watt sein, da dies die gesamte verfügbare Leistung auf diesem Schaltkreis ist. Sie könnten sicher vier 500-Watt-Beleuchtungseinheiten in den Schaltkreis stecken (oder zwei 1000-Watt-Beleuchtungseinheiten) mit 200 Watt als Sicherheitsreserve.

Beispiel 2 zum Watt'schen Gesetz

Wenn die Spannung der Glühbirne 120 Volt und die Leistung 60 Watt beträgt, welcher Strom fließt dann tatsächlich?

Hier sind die Spannung und Leistung der Birne mit 120V und 60W angegeben. Wir wissen bereits, dass Stromstärke = Leistung / Spannung. Durch Einsetzen der Werte ergäbe sich eine Stromstärke von 0,5 Ampere.

Beispiel 3 zum Watt'schen Gesetz

Betrachten wir eine 100-Watt-Glühbirne in Ihrem Zuhause. Wir wissen, dass die auf die Birne angewandte Spannung normalerweise 110V oder 220V beträgt, so dass der verbrauchte Strom wie folgt gemessen werden kann.

I = P/V = 100W / 110V = 0,91 Ampere oder I = P/V = 100W / 220V = 0,45 Ampere.

Man sieht jedoch, dass es einfacher ist, eine 60-Watt-Glühbirne zu verwenden. Ihr Energieversorger würde Sie normalerweise für den Verbrauch in Kilowattstunden (kWh) abrechnen. Eine kWh ist die Menge an Energie, die benötigt wird, um 1000 Watt Energie für eine Stunde zu erzeugen.

Watt'sches Gesetz vs. Ohm'sches Gesetz

Das Watt'sche Gesetz beschreibt das Verhältnis zwischen Leistung, Spannung und Stromstärke.

Leistung: Leistung ist die Geschwindigkeit, mit der Energie verwendet wird. Die Maßeinheit für elektrische Leistung heißt Watt, benannt nach James Watt. Wenn ein Volt verwendet wird, um einen Ampere durch einen Schaltkreis zu bewegen, entspricht die geleistete Arbeit einem Watt Leistung.

$\begin{align*} P = V \times I\end{align*}$

Wenn Elektronen über einen Widerstand in einem elektrischen Schaltkreis passieren, stoßen die Elektronen aufeinander und auf die Atome, die den Widerstand bilden. Diese Kollisionen erzeugen Wärme und führen zu einer Energieverlust. Daher lautet eine Variation des Watt'schen Gesetzes wie folgt:

$\begin{align*}P = I^{2}R\end{align*}$