105 62 Die elektrische Arbeit Im vorigen Kapitel hast du erkannt, dass elektrische Energie Maschinen antreiben kann. Aus Kapitel 1 weißt du, dass Arbeit (work) verrichtet wird, wenn eine Kraft längs eines Weges wirkt, z. B. wenn ein Motor eine Liftkabine vom Erdgeschoß in den 2. Stock hinaufzieht. Die für die Arbeit benötigte Energie kann elektrische Energie sein. Im Haushalt wird die elektrische Energie aus dem Versorgungsnetz bezogen. Elektrische Energie ist ebenfalls in der Lage, Arbeit zu verrichten. Das kann mechanische Arbeit sein, sorgt z. B. aber auch für das Leuchten von Leuchtmitteln. Du kannst die elektrische Arbeit (W) in Joule ebenfalls berechnen, wenn du die Spannung (U ) in Volt, die Stromstärke (I ) in Ampere und die Zeit (t) in Sekunden miteinander multiplizierst. Elektrische Arbeit = Spannung × Stromstärke × Zeit W = U · I · t Die Einheit der Arbeit ist das Joule. 1 Joule = 1 Wattsekunde 1 J = 1 Ws Da Elektrogeräte im Allgemeinen nicht nur für einige Sekunden, sondern oft mehrere Stunden lang betrieben werden, verwendet man als größere Einheit für die elektrische Arbeit die Kilowattstunde (kWh). 1 kWh = 1000 Wh = 1000 · 3600 Ws = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J Die elektrische Arbeit, die der elektrische Strom z. B. in einem Haushalt beim Betrieb eines Beleuchtungskörpers, eines Kühlschranks, eines E-Herds, eines Motors, eines Stabmixers (Abb. 62.1) usw. verrichtet, wird direkt durch den „Stromzähler“ (electricity meter) gemessen (Abb. 62.2, 62.3, 62.4). Physikalisch korrekt ist er ein „Energiezähler“. Dem Prinzip nach ist er ein Elektromotor, der ein Zählwerk antreibt. Aus dem Zählerstand kann unmittelbar die dem Stromnetz entnommene elektrische Arbeit in kWh abgelesen werden. Daraus wird der Preis für die verwendete elektrische Energie (umgangssprachlich auch „Stromverbrauch“) berechnet. Die „Stromzähler“ werden laufend durch sogenannte SMART-Meter ersetzt. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 62.1 Die elektrische Arbeit ist umso größer, je größer die elektrische Spannung ist. Formuliere in gleicher Weise, wie die elektrische Arbeit von der Stromstärke und von der Zeit abhängt. 62.2 Stelle fest, wo bei dir zu Hause der „Stromzähler“ angebracht ist. 62.3 Ermittle bei dir zu Hause die jährlichen Kosten der „Stromrechnung“. Ist das wirklich eine „Stromrechnung“? Kann Elektrizität arbeiten? 62.1 Stabmixer 62.2 Links: moderner, digitaler „Stromzähler“ (Smartmeter); rechts: analoger „Stromzähler“ 62.3 Aufbau eines analogen Stromzählers Stromspule Spannungsspule Zählwerkantrieb Aluminiumscheibe Bremsmagnet Netz 230V~ Elektrogeräte 62.4 Energiemessgerät für die Steckdose Elektrische Arbeit = Spannung × Stromstärke × Zeit W = U · I · t Die Einheit der Arbeit ist das Joule (1 J). Für die Arbeit des elektrischen Stroms verwendet man aus praktischen Gründen die Einheit Kilowattstunde (1 kWh). 1 kWh = 3 600 000 J Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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