Physik 8 · Elektrizitätslehre
Leistung, Stromkosten und Sicherung
Die Leistung P eines Geräts sagt, wie viel Energie es je Sekunde umsetzt. An der Spannung U nimmt es den Strom I auf, es gilt P = U · I. Die Energie aus dem Netz ist E = P · t, bezahlt wird sie in Kilowattstunden. Alle Geräte hängen parallel an derselben Leitung. Deshalb addieren sich ihre Ströme, und die Sicherung schützt die Leitung davor, zu heiß zu werden.
So gehst du vor
- 1Tippe auf ein Gerät, um es ein- oder auszuschalten.
- 2Beobachte oben die Stromstärke in der Zuleitung und unten die Erwärmung der Sicherung.
- 3Liegt I zu weit über dem Nennstrom, löst die Sicherung nach einer Weile aus. Schalte Geräte aus und schalte die Sicherung wieder ein.
- 4Stelle im Kostenrechner deinen Strompreis und die Nutzungszeiten ein. Tippe auf einen Gerätenamen, um die Rechnung dazu zu sehen.
Leistung gesamt
108 W
Strom in der Zuleitung
0,5 A
Sicherung
Gesamtstrom
I = PU = 108 W230 V = 0,5 ADie Sicherung ist vereinfacht: Bis zum 1,13-fachen Nennstrom löst sie nicht aus, darüber umso schneller, je größer der Strom ist, ab dem 5-fachen sofort. Die Leistungen sind übliche Größenordnungen.
Kostenrechner
Strompreis
30,0 ctkWhDer Preis ist nur ein Startwert. Er hängt vom Anbieter und vom Vertrag ab und ändert sich mit der Zeit. Stelle den Wert von einer echten Stromrechnung ein.
Wasserkocher
E = P · t = 2,000 kW · 10 min60 minh = 0,333 kWh
Kosten am Tag: 0,333 kWh · 30,0 ctkWh = 10,0 ct
Kosten im Jahr: 10,0 ct · 365 = 36,50 €
Alle Geräte zusammen
Energie am Tag: 1,78 kWh
Kosten im Jahr: 194,73 €
| Gerät | Zeit je Tag | kWh | € im Jahr |
|---|---|---|---|
4 h | 0,03 | 3,50 | |
24 h | 0,29 | 31,54 | |
2 h | 0,10 | 10,95 | |
2 h | 0,20 | 21,90 | |
6 h | 0,60 | 65,70 | |
5 min | 0,08 | 8,21 | |
5 min | 0,15 | 16,43 | |
10 min | 0,33 | 36,50 | |
0 min | 0,00 | 0,00 |
Aufträge
- Schalte nur den Wasserkocher ein. Berechne I mit der Leistung und vergleiche mit der Anzeige.
- Schalte zusätzlich den Föhn ein, dann den Toaster. Bestimme jeweils den Strom. Was macht die 16-A-Sicherung, was die 10-A-Sicherung?
- Warum sind die Geräte parallel geschaltet und nicht in Reihe? Nenne zwei Gründe.
- Löse einen Kurzschluss aus. Warum löst die Sicherung jetzt sofort aus und nicht erst nach einer Weile? Warum wäre es gefährlich, eine 16-A-Sicherung durch eine stärkere zu ersetzen?
- Vergleiche den Föhn (1800 W, 5 min) mit dem WLAN-Router (12 W, 24 h). Bestimme die Energie je Tag. Was fällt dir auf?
- Eine alte Glühlampe hat 60 W, die LED-Lampe 8 W bei gleicher Helligkeit. Beide leuchten 4 h am Tag. Bestimme mit deinem Strompreis, wie viel Geld die LED-Lampe im Jahr spart.
- Stelle die Zeiten für euren Haushalt ein. Welches Gerät kostet im Jahr am meisten? Wo lohnt es sich am ehesten zu sparen?
Parallelschaltung und Messgeräte selbst stecken: Schaltungsbaukasten. Wie Spannung und Strom bei einem einzelnen Bauteil zusammenhängen: Ohmsches Gesetz und Kennlinien.