Was die Angabe auf dem Gerät bedeutet
Auf elektrischen Geräten steht meist eine Leistungsangabe — eine Glühbirne trägt zum Beispiel die Aufschrift 60 W.
- 60 W heißt:Solange die Lampe leuchtet, wandelt sie in jeder Sekunde 60 Joule elektrische Energie um.
- Wohin die Energie geht:In Licht und vor allem in Wärme.
- Pro Sekunde, nicht insgesamt:Die Angabe gilt für jede einzelne Sekunde des Betriebs.
Um den Verbrauch und damit die Kosten zu bestimmen, stellen wir die Leistungsformel nach der Energie um.
Energie aus Leistung und Zeit
Typenschild: Die Angabe auf dem Gerät nennt die Leistung, nicht die Gesamtenergie. 60 W heißt: In jeder Sekunde werden 60 Joule elektrische Energie umgewandelt, vor allem in Wärme und Licht.
Verbrauch: Wie viel Energie verbraucht wird, hängt zusätzlich von der Betriebsdauer ab.
\( E = P \cdot t \)
Einheit: \( 1\,\mathrm{Ws} = 1\,\mathrm{J} \).
Wattsekunde und Joule
Dass Wattsekunde und Joule dasselbe sind, folgt direkt aus der Einheit des Watt.
- Ein Watt:Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde.
- Multiplizieren:Nimmt man diese Einheit wieder mit einer Sekunde mal, kürzt sich die Zeit heraus.
- Ergebnis:Es bleibt \(1\,\mathrm{Ws} = 1\,\mathrm{J}\) übrig.
| Gerät | Leistung P | Zeit t | Energie E = P · t |
|---|---|---|---|
| LED-Lampe | 4 W | 600 s | 2400 Ws = 2400 J |
| Glühbirne | 60 W | 600 s | 36 000 Ws = 36 000 J |
| Mikrowelle | 700 W | 600 s | 420 000 Ws = 420 000 J |
Zeit immer in Sekunden einsetzen:
\(E = P \cdot t\) — mit \(t\) in Sekunden
10 min: Entspricht 600 s.
1,5 min: Entspricht 90 s.
: Nur mit der Zeit in Sekunden kommt das Ergebnis in Wattsekunden bzw. Joule heraus.
Wattsekunde: Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde; mal eine Sekunde bleibt \( 1\,\mathrm{Ws} = 1\,\mathrm{J} \) übrig, Wattsekunde und Joule sind dasselbe.
Zeit: Die Zeit immer in Sekunden einsetzen, zum Beispiel 10 min = 600 s.
Sieben Geräte, jedes mit der Leistung vom Typenschild und der Zeit, die es eingeschaltet war. Ordne die Karten nach der übertragenen Energie E = P · t: links die kleinste, rechts die größte.
Halte fest: Die Leistung allein sagt nichts über die Energie — erst P · t zählt. Der Router mit 10 W überträgt an einem Tag mehr Energie als das Bügeleisen mit 2400 W in einer Minute. Und für Joule muss die Zeit in Sekunden stehen: 24 h = 86 400 s.
Hinweise
Drei Stellen, an denen Leistung und Energie gern durcheinandergeraten:
Leistung, nicht Energie
Das Typenschild nennt nur die Leistung — die verbrauchte Energie ergibt sich erst mit der Laufzeit.
Minuten in Sekunden
Rechne Minuten vor dem Einsetzen in Sekunden um: 10 min = 600 s.
Einheit immer mitschreiben
Schreibe die Einheit immer mit: 6000 Ws, und denke daran, dass \(1\,\mathrm{Ws} = 1\,\mathrm{J}\) ist.