Elektrische Energie und Leistung

Auf der Verpackung von Lampen und Typenschildern von Elektrogeräten wird die Leistung durch eine Angabe wie „$\mathrm{5,5}\text{W}$“ oder „$800\text{W}$“ kenntlich gemacht.

1 Watt $\left(1\text{W}\right)$ Leistung bedeutet eine Energieübertragung von 1 Joule pro Sekunde. Laufen beispielsweise zwei Schüler, die die gleiche Masse haben, die Treppe hinauf, so haben sie oben gleich viel Höhenenergie, zum Beispiel bei einer Höhe von $5\text{m}$ und $50\text{kg}$ Masse $2500\text{J}$. Trotzdem ist der Lauf für denjenigen anstrengender, der schneller gelaufen ist. Die Leistung $P$ als Quotient aus transportierter Energie $∆E$ und dafür benötigter Zeitdauer $∆t$ berücksichtigt dies: $P=\frac{∆E}{∆t}$ .

Benötigt ein Schüler also $4\text{s}$ für den Treppenlauf, so beträgt seine Leistung: $P=\frac{2500\text{J}}{4\text{s}}=625\frac{\text{J}}{\text{s}}=625\text{W}$.

In einer Reihenschaltung identischer, gleich hell leuchtender Lampen muss mit jeder zusätzlichen Lampe die Spannung erhöht werden, damit sich die Helligkeit nicht verringert.

Eine Messung zeigt, dass die Stromstärke im Stromkreis unverändert bleibt, die Nennspannung der Quelle jedoch immer um den gleichen Wert gesteigert werden muss. Die Leistung ist proportional zur Spannung.

In der Parallelschaltung erhöht sich die Stromstärke mit jeder zusätzlichen Lampe, während die Spannung der Quelle unverändert bleibt. Die gesamte Leistung im Stromkreis ist hier proportional zur Stromstärke.

Genaue Messungen zeigen, dass der Proportionalitätsfaktor eins ist. Daher gilt: $P=U·I$