Elektrische Arbeit, Leistung und Wirkungsgrad
Zum Trennen von Ladungsträgern ist Arbeit zu verrichtet. Man erhält
elektrische Spannung als neue nutzbare Energiequelle.
Mit ihr kann man wieder Arbeit verrichten, wenn sie in einem Stromkreis
Elektronen bewegt und dadurch beispielsweise einen Draht
erwärmt oder einen Elektromotor antreibt.
- Elektrische Arbeit wird verrichtet, wenn durch elektrische Spannung ein Ladungstransport erfolgt.
- Elektrische Arbeit ist größer, je höher die Spannung U ist und je mehr Ladung Q transportiert wird.
Das Formelzeichen der elektrischen Arbeit ist W, die Einheit [V·A·s] oder [W·s] Wattsekunde. Weitere physikalische Umrechnungen sind:
1 W·s = 1 J (Joule) = 1 N·m (Newton·Meter).
W = U · Q = U · I · t
Elektrische Leistung
Unter Leistung versteht man das Verhältnis von Arbeit, die in einer bestimmten Zeit verrichtet wird. Das Formelzeichen
der Leistung ist P, die Einheit [W]
Watt. Die Leistung, die im elektrischen Widerstand umgesetzt wird und
ihn erwärmt, kann aus dem Widerstandswert R und der angelegten Spannung U
oder dem resultierenden Strom berechnet werden.
In einem weiteren Kapitel wird gezeigt, welche Gesetze für Leistung und Arbeit im Wechselstromkreis gelten.
Wirkungsgrad
Keine Energieumwandlung erreicht einen 100-prozentigen Nutzeffekt. Eine Lampe erzeugt nicht nur Lichtenergie, sondern auch
Wärmeenergie. Ein Motor liefert neben der mechanischen Energie ebenfalls Wärmeenergie. Das Verhältnis
von Nutzen zum Aufwand wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Das Formelzeichen ist η (eta, griech. Kleinbuchstabe).
Der Wirkungsgrad ist ein reiner Zahlenwert, mit einem theoretischen Maximalwert von 1 oder 100 %.
