Energie wird umgewandelt
Die Summe aller Energieformen bleibt in einem abgeschlossenen System erhalten. Ein Gerät teilt die zugeführte Energie in gewünschte Nutzenergie und meist unerwünschte Verluste auf.
Ezu = Enutz + Everlust
Nichts verschwindet.
Es verändert seine Form.
Elektrische Energie wird nicht verbraucht oder vernichtet. Sie wird in Licht, Wärme, Bewegung, Schall oder andere Energieformen umgewandelt. Auch elektrische Ladung entsteht in einem Knoten nicht plötzlich und geht dort nicht verloren.
Ladung sammelt sich nicht beliebig
In einem ideal betrachteten Knoten ist die Summe der zufließenden Ströme genauso groß wie die Summe der abfließenden Ströme. Das ist die Grundlage der Kirchhoffschen Knotenregel.
Σ Ihin = Σ Iheraus
Energie pro Zeit
Leistung beschreibt, wie schnell Energie übertragen oder umgewandelt wird. Darum lässt sich dieselbe Bilanz für einen betrachteten Zeitpunkt auch in Watt formulieren.
Pzu = Pnutz + Pverlust
INTERAKTIVE ENERGIEBILANZWas kommt an?
Was kommt an?
Was wird daraus?
Verändere die zugeführte Leistung und den Wirkungsgrad. Die Bilanz bleibt immer geschlossen: Nutzleistung und Verlustleistung ergeben zusammen die Eingangsleistung.
Der Wirkungsgrad η ist das Verhältnis von Nutzleistung zu zugeführter Leistung: η = Pnutz ÷ Pzu.
ZUGEFÜHRTE LEISTUNG100 W
Nutzleistung80,0 W
Verlustleistung, meist Wärme20,0 W
Bilanz: Nutzleistung + Verlustleistung = zugeführte Leistung. „Verlust“ bedeutet nicht, dass Energie verschwindet – sie liegt nur nicht mehr in der gewünschten Nutzform vor.
Warum sagt man trotzdem Energieverbrauch?
Im Alltag und auf Rechnungen ist „Verbrauch“ praktisch: Gemeint ist die elektrische Energie, die ein Gerät aus dem Netz bezieht. Physikalisch wird diese Energie jedoch umgewandelt. Bei einer Lampe entstehen Licht und Wärme, bei einem Motor Bewegung, Schall und Wärme.
Ein reales Beispiel
Nimmt ein Motor 100 Watt elektrisch auf und gibt 80 Watt als mechanische Leistung ab, werden die übrigen 20 Watt beispielsweise in Wärme, Reibung und Schall umgewandelt. Die Energiebilanz bleibt vollständig.
Die Maschenregel ergänzt das Bild
In einer geschlossenen Masche ist die Summe aller Spannungsanstiege und Spannungsabfälle null. Die Quelle stellt Energie je Ladungsmenge bereit; Verbraucher wandeln sie wieder um.