Elektrische Leistung, Energie und Stromkosten
Du berechnest die Leistung von Geräten mit P = U · I, die elektrische Energie in Kilowattstunden und die Stromkosten.
Erklärung
Elektrische Leistung
Die Leistung eines Geräts gibt an, wie viel Energie es pro Sekunde umwandelt:
P = U · I
Einheit: Watt (W). Ein Wasserkocher mit 2 000 W wandelt pro Sekunde 2 000 Joule elektrische Energie in Wärme um. Auf jedem Gerät steht die Nennleistung auf dem Typenschild.
Mit dem Ohmschen Gesetz ergeben sich auch P = I² · R und P = U² : R.
Elektrische Energie
E = P · t
Die Einheit ist das Joule (1 J = 1 Ws). Im Alltag rechnet man mit der Kilowattstunde (kWh):
1 kWh = 1 000 W · 3 600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ
Ein Gerät mit 1 kW Leistung verbraucht in einer Stunde 1 kWh.
Stromkosten
Kosten = Energie in kWh · Preis pro kWh
Der Strompreis unterscheidet sich je nach Anbieter und Vertrag. In den Beispielen rechnen wir mit einem angenommenen Preis von 0,35 € pro kWh. Für eine eigene Rechnung nimmst du den Preis aus deiner Stromrechnung.
Stand-by
Viele Geräte verbrauchen auch im Bereitschaftsmodus Strom. Ein Gerät mit 2 W Stand-by-Leistung, das das ganze Jahr eingesteckt ist, verbraucht 2 W · 8 760 h = 17 520 Wh ≈ 17,5 kWh pro Jahr.
Energiesparen
Eine LED-Lampe mit etwa 8 W leuchtet ungefähr so hell wie eine alte Glühlampe mit 60 W. Die Glühlampe wandelt den größten Teil der Energie in Wärme statt in Licht um.
Merke
Leistung P = U · I in Watt. Energie E = P · t, im Alltag in kWh (1 kWh = 3,6 MJ). Kosten = kWh mal Preis pro kWh.
Vorgemacht: Beispiele
Beispiel 1
- Zeit pro Jahr: 10 min · 365 = 3 650 min ≈ 60,83 h
- E = 1,8 kW · 60,83 h ≈ 109,5 kWh
- Kosten: 109,5 kWh · 0,35 €/kWh ≈ 38,33 €
Ergebnis etwa 109,5 kWh und rund 38 € pro Jahr
Beispiel 2
- I = P : U = 2 300 W : 230 V
Ergebnis I = 10 A
Übungsaufgaben mit Lösungen
Eine Lampe wird an 12 V mit 0,5 A betrieben. Leistung?
Lösung anzeigen
P = 6 W
Wie viel kWh verbraucht ein 100-W-Gerät in 5 Stunden?
Lösung anzeigen
0,5 kWh
Rechne 2 kWh in Joule um.
Lösung anzeigen
7 200 000 J = 7,2 MJ
Was kostet es, einen Fernseher mit 80 W 4 Stunden täglich ein Jahr lang zu betreiben (0,35 €/kWh)?
Lösung anzeigen
0,08 kW · 4 h · 365 = 116,8 kWh, Kosten ≈ 40,88 €
Typische Fehler
Leistung und Energie werden verwechselt: „Der Föhn verbraucht 1 800 W.“
1 800 W ist die Leistung. Die verbrauchte Energie hängt zusätzlich von der Zeit ab (kWh).
Bei der Kostenrechnung wird mit Watt statt Kilowatt gerechnet: 1 800 · 60,83 · 0,35.
Für kWh die Leistung in kW umrechnen: 1,8 kW.
Hinweis zur Klassenstufe
Wir ordnen das Thema Klasse 9 zu, weil es dort in den meisten Lehrplänen vorkommt. Bei dir kann die Reihenfolge abweichen.