Unterschied elektrische Leistung und Stromstärke

lulunuss · Anmeldungsdatum: 06.12.2021 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen,

Ich frage mich, wo der Unterschied zwischen elektrischer Leistung und Stromstärke liegt. Ich glaube, dass ich da was Grundlegendes nicht verstanden habe. Ich habe gelernt, dass Stromstärke die Ladungsmenge ist, die pro Zeiteinheit eine bestimmte "Linie" durchquert. Die elektrische Leistung gibt an, wie viel elektrische Energie pro Zeiteinheit von einem Verbraucher in andere Energie umgewandelt wird.
Ist das nicht das gleiche? Je mehr Elektronen/Ladungsmenge pro Zeiteinheit durch den Leiter fließt, desto mehr Energie kann doch am Verbraucher ankommen und desto mehr Energie kann vom Verbraucher in andere Energieformen umgewandelt werden.
Ich kenne den Zusammenhang P = U * I . Allerdings stellt sich mir nach den oben genannten Definitionen, wo die Spannung überhaupt ihre Existenzberechtigung in der Formel hat. Ich weiß, dass ohne Spannung kein Strom fließt. Aber müsste dann nicht bei U = 0 auch I = 0 sein, weil ohne Spannung gar keine Elektronen mehr irgendwo pro Zeiteinheit durchfließen können?

Ich hoffe jemand kann man dir das erklären. Im Internet habe ich bislang nur sture Definition gefunden, aber ich möchte Physik im Kern verstehen.

Danke für eure Hilfe

Meine Ideen:
Ich kenne den Zusammenhang P = U * I . Allerdings stellt sich mir nach den oben genannten Definitionen, wo die Spannung überhaupt ihre Existenzberechtigung in der Formel hat. Ich weiß, dass ohne Spannung kein Strom fließt. Aber müsste dann nicht bei U = 0 auch I = 0 sein, weil ohne Spannung gar keine Elektronen mehr irgendwo pro Zeiteinheit durchfließen können?

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3400

Hallo,

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Beginnen wir mit deinem Ansatz. Richtig, wenn U=0 dann ist auch I=0. Ist wie beim Benzinauto. Ist der Tank leer, kannste auf das Gaspedal treten wie Du willst. Das Auto bewegt sich nicht. Ist der Tank voll (bist Du etwas ärmer) und das Auto bewegt sich immer noch nicht. Erst wenn Du (es angelassen hast und) auf das Gaspedal drückst, wird sich das Auto in Bewegung setzen. Also erst wenn Du dem Benzin den Weg frei gibst, wird es zum Motor strömen und verbraucht werden. Erstf dann kann der Motor eine Leistung (für die Bewegung) bereitstellen.

Strom muss von einer Quelle bereitgestellt werden (Tank) und wenn man diese Quelle an einen Verbraucher anschließt (z.B. ein Widerstand von 100 Ohm) dann kann der Strom aus der Quelle durch den Widerstand fließen.
Hat die Quelle eine Spannung von 100V dann werden I=100V/100Ohm=1A fließen. Hat die Quelle 1000V im Angebot werden 10A fließen.

Bei einem Ampere und 100V werden am Widerstand P=U*I=100V*1A=100W verbraucht (In Wärmeenergie umgesetzt). Bei 1000V werden 1000W = 1kW umgesetzt.

Du kannst die Spannung konstant auf 100V lassen und einen 100Ohm-Widersstand anschließen. Dann fließen 1A und der Widerstand verbraucht 100W. Schließt Du einen 10Ohm-Widerstand an, werden 10A fließen und es werden 1000W verbraucht.

War das soweit verständlich?

Gruß, Masterpie

lulunuss1 · Gast

Zu ML:

Ist Energie nicht in diesem Fall mit Q, also der Anzahl der Ladung gleichzusetzen?

Zu masterpeíe:

Wenn I = U/R ist, dann verhalten sich doch Stromstärke und Spannung proportional. Heißt das dann, dass in der Formel für die elektrische Leistung P = U * I die Größe I größer wird, sobald U größer wird? Und wenn ja wofür braucht man dann in der Formel überhaupt U? Ich verstehe, dass man Spannung braucht um Strom zum Fließen zu bringen, aber wenn I = Q/t ist, beschreibt das für mich irgendwie schon alleine die elektrische Leistung. Weil Q (Ladung) und Energie doch relativ gleich sind oder? Wenn mehr Ladung am Verbraucher ankommt, dann kann er doch auch mehr Energie umwandeln oder?

masterpie · Anmeldungsdatum: 13.11.2019 Beiträge: 408

Ja, U und I verhalten sich proportional. Das zeigen auch die gerechneten Beispiele.

Eine Gleichung wie P = U*I ist die mathematische Beschreibung einer physikalischen Realität, in der U als Quelle und "Antreiber" für den Strom gebraucht wird. Ohne Quelle kein Strom, Fluß oder was auch immer. Setze U=0 und es werden I=0 und P=0. Das ist aber meist nicht die Realität und wäre ja auch sinnlos, wenn man die elektrische Leistung braucht. Maßeinheit der elektrischen Leistung ist V * A = VA = W (Watt).

Bei I = Q/t wird die Maßeinheit folgerichtig As/s = A - also die Maßeinheit des Stroms: Ampere (A).

Du kannst für die elektrische Leistung gern auch schreiben: P = U * Q/t = U * I.
Nur habe ich bisher niemanden erlebt, der Ladung und Zeit mißt, um die verbrauchte Leistung zu bestimmen. Die Messenden, die ich gesehen habe, hatten Volt und Amperemeter (Ja heute auch gleich mal Wattmeter).

Ich denke, das ist auch so das einfachere Verfahren. Das soll aber nicht heißen, dass es auch Dinge, Verfahren geben kann, wo die Messung von Zeit und Ladung gemacht wird. Aber ohne Spannung wird es am ende keine Leistung geben. Man kann die Leistungsformel so umstellen, dass nur Strom und Widerstand zu sehen sind und muss dann halt wissen, dass die Spannung darin indirekt vorhanden ist. Mit U = R * I wäre

P = U * I = R * I * I = R * I^2 Das ist eine durchaus gebräuchliche und sinnvolle Gleichung, wenn man den Widerstand kennt und den Strom nur messen möchte (weil gerade kein Spannungsmesser zur Hand ist Big Laugh

). Das heißt aber keinnesfalls, dass bei dieser Schaltung keine Spannung im Spiel ist. Wäre U = 0 dann ... hatten wir bereits.

Gruß, Masterpie

Gastantwortet · Gast

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gast_free · Anmeldungsdatum: 15.07.2021 Beiträge: 195

Zunächst zu den Grundbegriffen:

Kraft:
Kräfte beschleunigen oder verformen Körper.

: Masse

: Ortskoordinate

: Beschleunigung

: Geschwindigkeit

: Differenz z.B.

Arbeit:
Kraft die längst eines Weges wirkt.

Energie:
Gespeicherte Arbeit bzw. das Vermögen Arbeit zu verrichten.

Leistung:
Energie die pro Zeiteinheit aufgebracht wird.

Elektrisches Feld:

Elektrische Energie:

Elektrische Leistung:

Vereinfacht geschrieben:

q: Ladungsmenge

Zusammenfassung:
Das elektrische Feld E übt auf Ladungen q Kräfte aus. Diese Ladungen werden beschleunigt. Beim durchlaufen des Feldes nehmen sie Energie auf. Je mehr Ladungsträger in Bewegung sind, umsomehr Energie wird transportiert. In Leitern stoßen sie auf Hindernisse. Das sind i.A. Fehlstellen in den Kristallgittern. Sie geben dabei Energie ab, die den Leiter erwärmt. Dabei werden sie durch das Feld immer wieder neu beschleunigt. Die Ladungsbewegung ist der Strom. Da immer wieder neu Leitungselektronen durch den Leiter bewegt werden ergibt sich eine Ladungsmenge pro Zeit, die die Energie transportieren und teilweise abgeben. Das ist die Leistung. Sie ist aber ohne das Feld E nicht möglich. Die Feldstärke errechnet sich aus der Spannungsdifferenz zwischen zwei Raumpunkten dividiert durch den Abstand dieser Punkte.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18072

Evtl. hilft es, elektrisches und gravitatives Feld zu vergleichen:

elektrisches Potential bzw. Spannung U = elektrische Feldstärke E mal Abstand d, Stromstärke I = Ladungsmenge q pro Zeit t:

Gravitationspotential phi = gravitative Feldstärke g mal Höhe h; hier statt Ladung q die Masse m:

Bei der Leistung handelt es sich demnach um eine Energie pro Zeit; die Energie folgt dabei aus der Potentialdifferenz mal Ladung bzw. Masse; Ladung bzw. Masse sind die pro Zeit in diesen Potential transportierten Größen; die Potentialdifferenz folgt (im homogenen Feld) als Feldstärke mal der betrachteten Strecke.