Aufgaben zum elektrischen Energietransport / zur elektrischen Leistung

Lampen im Auto und zu Hause

Neuere LED-Lampen haben zu Hause und in Automobilen Einzug gehalten. Ein 13-Watt-LED-Autoscheinwerfer ist genauso hell wie eine 13-Watt-LED-Lampe zu Hause. Die Elektrik im Auto wird mit einer Spannung von 12 Volt angetrieben, zu Hause beträgt die Netzspannung 230 Volt.

Vergleiche die Stromstärken der beiden Lampen.

1) Sicherungen

Sicherungskasten einer Wohnung

In Wohnungen ist jeder Raum über eine Sicherung an das Stromnetz angeschlossen. Die maximale Stromstärke beträgt häufig 16 Ampère.

a) Welche dieser Geräte kann man gleichzeitig in der Küche betreiben?

1. Wasserkocher 2000W
2. Staubsauger 2400W
3. Radio 20W
4. Lampe 10W
5. Mixer 1600W

Sicherungskasten eines Autos. Die Sicherungen sind mit der maximalen Stromstärke in Ampère beschriftet.

Auch in Autos sind Sicherungen verbaut, um die Kabel vor Überhitzung zu schützen. Anders als in der Wohnung sind dies einfache Schmelzsicherungen, die bei zu großer Stromstärke einfach durchschmelzen und dann ersetzt werden müssen.

b)

a) Beim Starten wird der Verbrennungsmotor von einem Elektromotor, dem "Anlasser", gedreht. Der Anlasser hat eine Leistung zwischen einem und zwei KiloWatt und bekommt seine Energie aus der Auto-Batterie, die eine Spannung von 12 Volt hat.

Wie stark ist der Strom beim Starten des Motors?

Auto-Batterie als Energiespeicher

Aus Versehen läßt Peter das Licht über Nacht an seinem geparkten Auto an.

a) Warum kann das zu einem Problem werden?

An Peters Auto sind zwei Frontscheinwerfer mit je 12 Watt und zwei Rücklichter mit je 3 Watt.

b) Wieviel Strom fließt durch die Lampen und wieviel durch die Batterie?

Die Frage ist nun, ob am nächsten Morgen die Batterie "leer" ist, also keine Energie mehr enthält.

Auf Batterien ist angegeben "wie groß" sie sind. Bei Peters Autobatterie findet sich zum Beispiel die Aufschrift 12V/44Ah. Das bedeutet, dass die Batterie 44 Stunden lang einen Strom der Stärke 1 Ampère antreiben kann. Oder 22 Stunden lang einen Strom der Stärke 2 Ampère.

a) Wie lange kann man mit dieser Batterie eine 12-Watt-Lampe betreiben?

b) Wieviel Joule Energie hat die Batterie dabei der Lampe geliefert?

c) Wieviel Coulomb Ladung hat die Batterie dabei verschoben?

d) Wie lange kann die Batterie also die beiden Scheinwerfer und die Rückleuchten gleichzeitig betreiben?

Energiegehalt von Batterien und Akkus

Auf Batterien und Akkus findet man die Angabe der sogennannten "Kapazität". Diese gibt an, wieviel Ladung die Batterie verschieben kann:

1. Smartphone: 3,7V / 1300mAh
2. Laptop: 10,95V / 7100mAh
3. Bohrschrauber: 12V / 1200mAh
4. AA-Mignon: 1,2V / 2000mAh
5. Auto: