Was kann man sich eigentlich unter den Begriffen Spannung, Stromstärke und Leistung vorstellen?
Keine Sorge, wir brauchen im folgenden weder komplexe Formeln noch müssen gefährliche Selbstversuche an der heimischen Steckdose durchgeführt werden. Aber das Weiterlesen elektrisiert!
Die Farbe des Stroms…
… konnte abschließend noch immer nicht geklärt werden. Sogar versierte Werbeprofis diverser Energieversorger stritten lange darum, ob Strom nun gelb oder blau zu sein hat. 😉 Doch damit beschäftigt sich dieser Artikel auch gar nicht.
Vielmehr möchte ich im folgenden die Begriffe Spannung, Stromstärke und Leistung anhand eines Bildes erklären, welches ein Element benutzt, das mit Elektrizität eigentlich fast immer eine gefährliche Beziehung eingeht – Wasser.
Stellen wir uns also vor: Eine Wasserleitung
Ein Wasserrohr kann dick oder dünn sein, das Wasser kann in unterschiedlicher Geschwindigkeit und mit verschiedenen Drücken fließen. Und genau wie das Wasser in der Leitung verhält sich Strom aus der Steckdose…
Volt (V) und Ampere (A)
Die Spannung gibt man in der Einheit Volt an und beschreibt damit, wieviel Energie in den Ladungsträgern (den Elektronen) steckt, die durch eine Stromleitung fließen. Das ist ganz ähnlich dem Druck von Wasser in einer Wasserleitung.
Eine in Europa übliche Haushaltssteckdose liefert beispielsweise eine Spannung von 230 Volt.
Die Stromstärke wird in Ampere (A) gemessen und sagt aus, wieviele Elektronen durch eine Stromleitung fließen. Sie ist also vergleichbar mit der Dicke einer Wasserleitung. Je größer deren Durchmesser, desto mehr Wasser kann transportiert werden. Dadurch hat das Wasser dann mehr Kraft.
Die Angabe Ampere findet man zu Hause vor allem im Sicherungskasten; viele Stromkreise sind meist mit Sicherungen von 16 Ampere geschützt.
Spannung & Stromstärke — Wasserdruck & Wassermenge
Mit einem Hochdruckreiniger kann man hervorragend hartnäckigen Schmutz vom Auto entfernen, doch das Planschbecken im Sommer damit zu füllen, würde recht lange dauern. Dafür braucht es einen Gartenschlauch mit weniger Druck aber einer größeren Durchflussmenge.
Ein anschauliches Beispiel: Stellen wir uns eine Mühle vor, in der aus Getreidekörnern frisches Mehl gemahlen wird.
Der schwere Mühlstein wird von einem Mühlrad bewegt, angetrieben vom Wasser eines vorbeifließenden Flusses. Das ist möglich, weil eine große Menge an Wasser zur Verfügung steht; auch wenn der Fluss selbst nur gemächlich vor sich hin plätschert.
Stünde nun aber weniger Wasser zur Verfügung, müsste sich der Müller etwas einfallen lassen. Beispielsweise könnte er das Wasser aus größerer Höhe auf das Mühlrad treffen lassen, also mit mehr Druck. Dann reicht auch eine geringere Menge an Wasser.
Watt (W)
Die elektrische Leistung wird in der Einheit Watt (W) gemessen. Und… an dieser Stelle ist jetzt doch mal eine kleine Formel fällig (aber nur eine kleine):
Watt = Volt * Ampere
Wir sehen: Je höher die Spannung und je höher die Stromstärke, umso mehr Leistung steckt im Strom. Ein Heizlüfter mit 2.000 Watt produziert mehr Hitze als ein kleiner Haartrockner mit 700 Watt. Und die LED-Lampe mit 10 Watt strahlt viel heller als das gleiche Modell mit 3 Watt.
Oder analog zum Mühlrad formuliert: Je höher der Wasserdruck (Spannung, Volt) und je größer die Wassermenge (Stromstärke, Ampere), desto mehr Mehl kann die Mühle mahlen.
Kilowattstunden (kWh)
Ob der Heizlüfter die Stromrechnung über Gebühr strapaziert hängt nicht von dessen elektrischer Leistung per se ab, sondern davon, wie lange er in Gebrauch ist. Es macht ja auch einen Unterschied, ob man täglich nur fünf Minuten unter der Dusche steht oder ein Vollbad nimmt.
Wir müssen also den Zeitraum berücksichtigen, während der Heizlüfter läuft. Deshalb misst man dessen Leistung bezogen auf die Zeit, praktischerweise auf eine Stunde. Unser 2.000 Watt starker Heizlüfter benötigt also pro Stunde 2.000 Wattstunden (Wh).
Um nun bei großen Zahlen nicht den Überblick zu verlieren, kommt das „Kilo“ ins Spiel. Das Wort stammt übrigens aus dem Griechischen und bedeutet „tausend“. 1 Kilowattstunde entspricht also 1.000 Wattstunden. So einfach ist das.
ℹ︎ Trivia – (nicht nur) für Besserwisser
➔ Nomen est omen: Die elektrische Leistung wurde nach dem schottischen Ingenieur James Watt benannt, während Ampere auf den französischen Physiker André-Marie Ampère zurückgeht. Der Namenspate der Spannung ist hingegen der italienische Physiker Alessandro Volta.
➔ Mit 1 Watt kann man 1 Gramm Wasser in 1 Minute um 14,3 K erwärmen (also von 15 °C auf 29,3 °C).
➔ Die Spannung zwischen den negativen Ladungen in einer Gewitterwolke und den positiven Ladungen im Erdboden beträgt häufig mehr als zehn Millionen Volt. Während eines Blitzes fließt ein Strom von bis zu 200.000 Ampere. Die Energieausbeute ist trotzdem mager – da ein durchschnittlicher Blitz gerade einmal 0,07 Sekunden dauert, liefert er nur etwa 23,5 Kilowattstunden an Energie.
Autor: Tobias Eichner | Datum der Veröffentlichung: Februar 2017 | Letzte Aktualisierung: Mai 2021
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