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Elektrische Energie


Definition


Basiswissen


Joule (J) oder Kilowattstunden (kWh): als elektrisch bezeichnet man Energie, die zwischen geladenen Teilchen gespeichert ist. Das ist hier ausführlich erklärt.

Hintergrund


Um die elektrische Energie zu verstehen, betrachtet man die zwei wichtigsten geladenen Teilchen, die es gibt: Elektronen und Protonen. Elektronen sind negativ geladen und Protonen sind positiv geladen. Nimmt man zwei gleichartig geladene Teilchen, dann stoßen sie sich immer voneinander ab. Je näher sie zusammenkommen, desto stärker stoßen sie sich ab. Zwei verschieden geladene Teilchen hingegen ziehen sich an. Je näher zusammen sie sind, desto stärker ziehen sie sich an. Um die elektrische Energie zu verstehen, werden zunächst zwei verschiedene Teilchen: ein Elektron und ein Proton:

Definition


Zunächst denke man sich die beiden Teilchen aneinanderhaftend. Man könnte dabei an zwei magnetische Billardkugeln denken. Jetzt ziehe man die beiden Teilchen etwa einen Zentimeter voneinander weg. Dabei muss man vergleichsweise stark ziehen (physikalisch: arbeiten). Beim Ziehen verbrauchen die Muskeln chemische Energie aus dem Körper. Diese Energie steckt jetzt in den beiden Teilchen. Würde man sie loslassen, würden sie versuchen, sich wieder aufeinander zu zu bewegen. Dabei könnten sie unterwegs etwas "in der Welt anrichten". Sie könnten dabei eine Schaukel zum Wippen bringen, einen Motor drehen oder mit hoher Geschwindigkeit auf eine Platte treffen und diese dadurch erwärmen. In den "auseinandergezogenen" Teilchen steckt also die Fähigkeit, in der Welt etwas zu verändern (physikalisch zu arbeiten), wenn man sie bloß wieder aufeinander zu bewegen lässt. Diese in den auseinandergezogenen Teilchen gespeichert Energie ist die elektrische Energie. Die Einheit der elektrischen Energie ist das Joule ↗

Einheiten



Batterien


Für Batterien und Akkumulatoren ist die in ihnen enthaltene elektrische Energie meist auf dem Gehäuse angegeben. Statt in Joule ist die Angabe aber oft in mAh (Milliamperestunden) oder Ah (Amperestunden). Umrechung: Ah · V · 3600 = Joule: Eine typische Autobatterie hat zum Beispiel 60 Ah und kann sie bei 12 Volt abgeben. Das gibt eine elektrische Energie von etwa 2,6 Millionen Joule. Das ist in etwa der Energieinhalt von 3 bis 4 Teelichtern. Zur Umrechnung siehe auch Ah in J ↗

Geräte


Weiß man, mit welcher Spannung U und Stromstärke I ein elektrisches Gerät arbeitet, kann man daraus die elektrische Energie wie folgt berechnen: E = t·U·I. Diese Formel gilt für Gleichstrom uneingeschränkt und für Wechselstrom solange er keine Phasenverschiebung hat. Siehe auch Elektrogeräte ↗