Electric Power and Energy
Eine 3D-Werkbank mit Geräten, die sich wirklich so verhalten: eine Lampe, deren Glühfaden glüht, ein Heizgerät, dessen Stäbe rot werden, ein Motor, der sich dreht. Lesen Sie das Typenschild, bilden Sie R = V²/P und sehen Sie alle drei Leistungsformeln übereinstimmen — bis Sie den Motor wählen, wo V nicht IR ist und V²/R zusammenbricht.
So benutzt du diese Simulation
- Wählen Sie die 60-W-Lampe, die 150-W-Lampe oder das 2000-W-Heizgerät und lesen Sie das Typenschild
- Ziehen Sie den Versorgungsregler, um jedes Gerät über oder unter seiner Nennspannung zu betreiben
- Drücken Sie Start the clock, um Energie zu sammeln und die Joule anwachsen zu sehen
- Wählen Sie den 40-W-Motor und vergleichen Sie alle drei Leistungsformeln miteinander
Worauf du achten solltest
- Für Lampe und Heizgerät liefern P = VI, P = I²R und P = V²/R dieselbe Zahl
- Ein Gerät unter seiner Nennspannung zu betreiben senkt die Leistung schneller als die Spannung
- Das 2000-W-Heizgerät zieht bei gleicher Versorgung weit mehr Strom als jede der beiden Lampen
- Beim Motor überlebt nur P = VI — die anderen beiden weichen ab, weil V ≠ IR gilt
- Energie ist Leistung mal Zeit: Ein kleines, lange eingeschaltetes Gerät kann ein großes, kurz eingeschaltetes übertreffen
Die Physik dahinter
Die elektrische Leistung ist in jedem Fall P = VI, denn sie folgt unmittelbar aus Energie je Ladung mal Ladung je Zeit. Die vertrauten Varianten P = I²R und P = V²/R entstehen durch Einsetzen des Ohmschen Gesetzes und gelten daher nur dort, wo V = IR gilt, also für ein rein ohmsches Gerät wie eine Lampe oder ein Heizgerät. Ein Motor wandelt den größten Teil seiner Zufuhr in mechanische Arbeit um und erzeugt eine Gegen-EMK, sodass seine Klemmenspannung nicht IR ist und die eingesetzten Formen falsche Werte liefern. Die Energie folgt als E = Pt.