Lerninhalte finden
Features
Entdecke
Wusstest Du, dass der Stromverbrauch von Haushalten in
Lerne mit Millionen geteilten Karteikarten
Leg kostenfrei losEntscheide und wähle entsprechend, welche der folgenden Formeln für die elektrische Arbeit korrekt sind.
Entscheide, wie sich die verrichtete elektrische Arbeit verändert, wenn Du im gleichen Zeitraum die Leistung erhöhst.
Wähle aus, welche der gegebenen Einheiten als Einheit der elektrischen Arbeit Verwendung finden.
Berechne im Kopf die aufgewandte elektrische Energie
Wie wird die elektrische Arbeit definiert?
Was ist die Einheit der elektrischen Arbeit?
Wähle aus, welche der gegebenen Einheiten als Einheit der elektrischen Arbeit Verwendung finden.
Berechne im Kopf die aufgewandte elektrische Energie
Wie wird die elektrische Arbeit definiert?
Was ist die Einheit der elektrischen Arbeit?
Entscheide und wähle entsprechend, welche der folgenden Formeln für die elektrische Arbeit korrekt sind.
Entscheide, wie sich die verrichtete elektrische Arbeit verändert, wenn Du im gleichen Zeitraum die Leistung erhöhst.
Schreib bessere Noten mit StudySmarter Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Did you know that StudySmarter supports you beyond learning?
Review generated flashcards
Erstelle unlimitiert Karteikarten auf StudySmarter
Team Elektrische Arbeit Lehrer
Danke für dein Interesse an Audio-Lernen!
Die Funktion ist noch nicht ganz fertig, aber wir würden gerne wissen, warum du Audio-Lernen bevorzugst.
Warum bevorzugst du Audio-Lernen? (optional)
Feedback sendenErinnerst Du Dich an die mechanische Arbeit? Diese ist definiert als Kraft multipliziert mit der Strecke, über die die Kraft wirkt – mehr dazu bei „Mechanische Arbeit“. Bei der elektrischen Arbeit scheint das aber nicht so plausibel zu sein: wo wirkt im Stromkreis eine Kraft und über welche Strecke wirkt sie?
Stelle Dir vor, dass eine Kraft auf die Elektronen im Leiter wirkt (bewegte Elektronen im Leiter = Strom). Die Strecke, über die die Kraft wirkt, wäre die Kabellänge, also von Steckdose bis Verbraucher. Wenn also die elektrische Arbeit auch als diese Kraft über diese Strecke definiert wäre, würde ja jeder extra kurze Kabel verwenden, damit so wenig elektrische Arbeit wie möglich verrichtet wird. Dem ist aber nicht so. Im Stromnetz werden mehrere Kilometer lange Kabel verwendet.
Kraft mal Strecke kannst Du aber tatsächlich auch für die elektrische Arbeit anwenden – nur nicht so, wie in dem Beispiel aufgeführt. Mehr dazu in der Vertiefung zur Formel der elektrischen Arbeit.
Was genau ist dann aber die elektrische Arbeit? Dafür gibt es allgemein zwei Sichtweisen, die die gleiche Größe beschreiben.
Die elektrische Arbeit wird verrichtet – und ist die elektrische Energie, die benötigt wird – um eine elektrische Ladung im elektrischen Feld von einer Stelle auf eine andere Stelle zu bringen.
Andererseits ist sie auch die elektrische Leistung, die über einen gewissen Zeitraum geleistet wird.
Zu den genannten Fachbegriffen gibt es unter „Elektrische Ladung“, „Elektrisches Feld“ und „Elektrische Leistung“ jeweils Erklärungen, die Dir die Inhalte genauer vorstellen.
Anhand der Formeln lässt sich die elektrische Arbeit etwas besser veranschaulichen.
Die oben stehende Definition der elektrischen Arbeit kannst Du auch in Formeln verfassen:
Die elektrische Arbeit
Ersetzt Du die elektrische Ladung
In diesen Formeln ist keine Kraft oder Strecke. Du kannst Dir die Formel der elektrischen Arbeit jedoch über Kraft und Strecke – also wie die mechanische Arbeit – anhand eines Plattenkondensators herleiten.
Zur Herleitung der Formel für die elektrische Arbeit kannst Du einen Plattenkondensator mit Plattenabstand
Mehr zum elektrischen Bauteil findest Du in der Erklärung „Plattenkondensator“.
Gehst Du davon aus, dass eine Arbeit als Kraft
Was ist mit der Kraft?
In einem Plattenkondensator wirkt eine Kraft
Die elektrische Feldstärke
Somit hast Du die erste Formel. Für die zweite Formel ersetzt Du die Ladung. Eine transportierte Ladung
Je nachdem, welche Größe Du in einer Berechnung benötigst, kannst Du die Formeln der elektrischen Arbeit umstellen.
Keine zwei Situationen sind identisch. Dementsprechend sind auch gesuchte Größen einer Berechnung unterschiedlich. Die folgende Tabelle gibt Dir einen Überblick, wie die Formeln der elektrischen Arbeit
| Grundformel | gesuchte Größe | umgestellte Formel |
| Elektrische Ladung | ||
| Elektrische Spannung | ||
| Elektrische Leistung | ||
| Elektrische Spannung | ||
| Elektrische Stromstärke | ||
| Zeit |
Mithilfe der Formeln kannst Du auch die Einheit der elektrischen Arbeit ermitteln.
Um die Einheit – egal, welcher physikalischen Größe – zu bestimmen, kannst Du Dir die Formel der entsprechenden Größe anschauen. Das funktioniert auch bei der elektrischen Arbeit.
Dafür nimmst Du Dir die Formel der elektrischen Arbeit
Für die Einheit der elektrischen Arbeit folgt demnach:
Die Einheit der elektrischen Arbeit
Der Stromverbrauch im Haushalt wird oft in Kilowattstunden (kWh) angegeben:
Um auf Joule zu kommen, kannst Du Watt und Joule jeweils in ihren SI-Einheiten betrachten und wirst feststellen, dass Watt mal Sekunde genau Joule entspricht.
Aber Moment – kommt Dir die Einheit Joule von einer anderen physikalischen Größe bekannt vor?
Erinnerst Du Dich an die Definition der mechanischen Arbeit zurück, fällt Dir vielleicht ein, dass jede verrichtete Arbeit einer gleich großen Aufwendung von Energie entspricht. Das gilt auch bei der elektrischen Arbeit:
Eine verrichtete elektrische Arbeit
Ein Elektromotor etwa wandelt elektrische Energie unter der Verrichtung elektrischer Arbeit in größtenteils mechanische Energie um. Die elektrische Energie wird aufgebracht, um eine elektrische Arbeit zu verrichten und dadurch mechanische Energie zu erhalten.
Wenn elektrische Arbeit und Energie gleich sind, dann muss auch die Einheit gleich sein. Das hast Du oben bei der Einheit Joule (J) sehen können.
Die elektrische Energie ist aber nicht die einzige physikalische Größe, die sehr stark mit der elektrischen Arbeit zusammenhängt.
Schaust Du Dir die Beschreibung eines elektrischen Gerätes oder einen darauf befindlichen Aufkleber an, kannst Du verschiedene Eigenschaften vom Gerät ablesen. Darunter ist oftmals auch eine Angabe in Watt (W). Bei einer Mikrowelle könnte das etwa
Der Zusammenhang von elektrischer Arbeit und Leistung kommt über den Zeitraum, in dem eine Leistung erbracht wird.
Lässt Du eine leistungsstarke Mikrowelle einer Leistung von
Dieses Beispiel wird zugegebenermaßen vermutlich nie genau so eintreten. Warum sollte jemand die Mikrowelle eine Stunde auf maximaler Leistung laufen lassen? Dennoch ist genau so der Zusammenhang zwischen elektrischer Arbeit und Leistung gegeben.
Die elektrische Arbeit ist die Arbeit, die bei einer konstanten elektrischen Leistung eines Verbrauchers über einen gewissen Zeitraum verrichtet wird.
Die elektrische Leistung trägt dabei das Formelzeichen
Im Alltag ist die elektrische Arbeit also der „Verbrauch“, wobei die elektrische Leistung angibt, wie schnell verbraucht wird. Elektrische Leistung und elektrische Arbeit hängen somit zwar nah miteinander zusammen, jedoch sind es unterschiedliche Größen.
Möchtest Du mehr über die „Elektrische Leistung“ erfahren, kannst Du Dir die dazugehörige Erklärung anschauen.
Um die elektrische Arbeit zu messen, wird tatsächlich nicht die elektrische Arbeit an sich, sondern die elektrische Leistung oder andere elektrische Größen gemessen.
Ein Gerät, das die tatsächliche elektrische Arbeit als solches misst, gibt es nicht. Hingegen werden andere Geräte verwendet, um Strom, Spannung, Leistung und/oder Zeit zu messen. Daraus wird dann erst die eigentlich verrichtete elektrische Arbeit berechnet.
Solche Geräte können viele Bezeichnungen tragen:
Wattmeter/Leistungsmesser: misst die elektrische Leistung über einen Zeitraum und berechnet daraus die elektrische Arbeit.
Stromzähler: Begriff für das Gerät, das die „verbrauchte“ elektrische Energie – somit elektrische Arbeit – eines Stromnetzes (Wohnung, Haus etc.) misst. Bei bekannter Netzspannung misst es ständig den Strom, berechnet daraus die elektrische Leistung und entsprechend der verstrichenen Zeit wird die elektrische Arbeit berechnet.
Energiekosten-Messgerät: funktioniert grundsätzlich wie die anderen genannten Geräte. Durch Eingabe des aktuellen Strompreises rechnet es aber zusätzlich die entstandenen Stromkosten aus.
Es wird oft von einem „Verbrauch“ von elektrischer Energie, Strom oder Wärme gesprochen. Die Energie geht aber dabei nicht verloren, wird also nicht „verbraucht“, sondern lediglich in eine schlecht nutzbare Energieform umgewandelt oder an die Umgebung abgegeben.
Den Stromverbrauch, für den Du zu Hause verantwortlich bist, kannst Du – ähnlich wie ein Messgerät der elektrischen Arbeit – selbst nachrechnen.
Zu Deiner täglichen Routine zählt es vielleicht, Tee oder Kaffee aufzukochen, das Licht für eine gewisse Zeit brennen zu lassen und Dein Smartphone zu laden. Alle dafür verwendeten Geräte haben dabei eine unterschiedliche Leistung und Zeitdauer, über die sie Strom verbrauchen. Kennst Du die jeweiligen Zeiten und elektrischen Leistungen, kannst Du Deinen eigenen Stromverbrauch (elektrische Arbeit) berechnen.
Aufgabe
Gehe davon aus, dass Du täglich folgende Geräte mit entsprechenden Leistungen
Wasserkocher:
Licht:
Smartphone-Ladegerät:
a) Berechne die einzelnen täglichen elektrischen Arbeiten
Um von Wattsekunde (Ws) auf Wattstunde (Wh) zu kommen, nutzt Du die gleiche Umrechnung, wie von Sekunde (s) auf Stunde (h).
b) Berechne die gesamte tägliche elektrische Arbeit
c) Berechne die daraus entstandenen jährlichen Stromkosten
Lösung a
Um eine elektrische Arbeit aus einer elektrischen Leistung über einen Zeitraum zu berechnen, multiplizierst Du elektrische Leistung und Zeit.
Für die jeweiligen Geräte ergeben sich folgende tägliche elektrische Arbeiten:
| Wasserkocher | Licht | Smartphone-Ladegerät |
Lösung b
Die vorher ausgerechneten elektrischen Arbeiten sind alle in der gleichen Einheit: in Wattstunden (Wh). Für die gesamte verrichtete elektrische Arbeit addierst Du die einzelnen elektrischen Arbeiten zusammen.
Lösung c
Nun sollen die dadurch entstandenen jährlichen Stromkosten ermittelt werden. Das kannst Du in mehreren oder aber auch in einem Schritt tun. Um die Lösung in mehreren Schritten zu erreichen, kannst Du wie folgt vorgehen:
Der erste Schritt ist, die gesamte jährliche elektrische Arbeit
Das ist Dein gesamter jährlicher Verbrauch. Diesen multiplizierst Du jetzt mit dem Preis einer Kilowattstunde, um die jährlichen Kosten der verrichteten elektrischen Arbeit zu berechnen:
Diese tägliche Routine kostet also rund 29,5€ pro Jahr.
Ist das mehr oder weniger, als Du erwartet hättest?
Die gezeigte Rechnung ist ein Beispiel. Du kannst Deinen täglichen, wöchentlichen, monatlichen oder jährlichen Verbrauch auch genauer für Dich selbst bestimmen. Erkundigst Du Dich zusätzlich zum aktuellen Preis einer Kilowattstunde, kannst Du die dadurch entstandenen Kosten selbst genauer berechnen.
Bedenke dabei, hinter dem Verbrauch versteckt sich die elektrische Arbeit, die Du mithilfe der elektrischen Leistung – oder Strom und Spannung – und der Zeit berechnen kannst.
Melde dich kostenlos an, um Zugriff auf all unsere Karteikarten zu erhalten.
Wie berechnet man die elektrische Arbeit?
Die elektrische Arbeit wird durch Multiplikation von elektrischer Leistung und der Zeitdauer, über die die Leistung wirkt, berechnet.
Wie ist die elektrische Arbeit definiert?
Die elektrische Arbeit ist die Arbeit, die verrichtet bzw. die Energie, die aufgewandt wird, um eine elektrische Ladung im elektrischen Feld zu verschieben.
Welche Einheiten werden für die elektrische Arbeit verwendet?
Die Grundeinheit der elektrischen Arbeit ist Wattsekunde (Ws) oder Joule (J). Stromverbrauch wird meist in Kilowattstunden (kWh) angegeben.
Was ist der Unterschied zwischen elektrischer Energie und elektrischer Leistung?
Elektrische Energie ( = elektrische Arbeit) ist die Energie, die durch eine elektrische Leistung über einen Zeitraum aufgebracht wird.
Bei StudySmarter haben wir eine Lernplattform geschaffen, die Millionen von Studierende unterstützt. Lerne die Menschen kennen, die hart daran arbeiten, Fakten basierten Content zu liefern und sicherzustellen, dass er überprüft wird.
Lily Hulatt ist Digital Content Specialist mit über drei Jahren Erfahrung in Content-Strategie und Curriculum-Design. Sie hat 2022 ihren Doktortitel in Englischer Literatur an der Durham University erhalten, dort auch im Fachbereich Englische Studien unterrichtet und an verschiedenen Veröffentlichungen mitgewirkt. Lily ist Expertin für Englische Literatur, Englische Sprache, Geschichte und Philosophie.
Lerne Lily kennen
Gabriel Freitas ist AI Engineer mit solider Erfahrung in Softwareentwicklung, maschinellen Lernalgorithmen und generativer KI, einschließlich Anwendungen großer Sprachmodelle (LLMs). Er hat Elektrotechnik an der Universität von São Paulo studiert und macht aktuell seinen MSc in Computertechnik an der Universität von Campinas mit Schwerpunkt auf maschinellem Lernen. Gabriel hat einen starken Hintergrund in Software-Engineering und hat an Projekten zu Computer Vision, Embedded AI und LLM-Anwendungen gearbeitet.
Lerne Gabriel kennen
StudySmarter ist ein weltweit anerkanntes Bildungstechnologie-Unternehmen, das eine ganzheitliche Lernplattform für Schüler und Studenten aller Altersstufen und Bildungsniveaus bietet. Unsere Plattform unterstützt das Lernen in einer breiten Palette von Fächern, einschließlich MINT, Sozialwissenschaften und Sprachen, und hilft den Schülern auch, weltweit verschiedene Tests und Prüfungen wie GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur und mehr erfolgreich zu meistern. Wir bieten eine umfangreiche Bibliothek von Lernmaterialien, einschließlich interaktiver Karteikarten, umfassender Lehrbuchlösungen und detaillierter Erklärungen. Die fortschrittliche Technologie und Werkzeuge, die wir zur Verfügung stellen, helfen Schülern, ihre eigenen Lernmaterialien zu erstellen. Die Inhalte von StudySmarter sind nicht nur von Experten geprüft, sondern werden auch regelmäßig aktualisiert, um Genauigkeit und Relevanz zu gewährleisten.
Erfahre mehrSpeichere Erklärungen in deinem persönlichen Bereich und greife jederzeit und überall auf sie zu!
Durch deine Registrierung stimmst du den AGBs und der Datenschutzerklärung von StudySmarter zu.
Du hast schon einen Account? Anmelden
Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.
Die erste Lern-App, die wirklich alles bietet, was du brauchst, um deine Prüfungen an einem Ort zu meistern.
Die erste Lern-App, die wirklich alles bietet, was du brauchst, um deine Prüfungen an einem Ort zu meistern.
Schule 
Studium 
Ausbildung 
Karteikarten 
StudySmarter AI 
Notizen 
Lernplan 
Spaced Repetition 
Lernsets 
Finde einen Job 
Studentenrabatte 
Ausbildungen 
Magazine 
Mobile App 
Für Unternehmen 
