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Der Unterschied zwischen Watt, Kilowattstunde und Volt - Grundbegriffe einfach erklärt

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Frau Fragezeichen

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Volt, Ampere, Ohm, Watt - klar das sind Grundbegriffe der Physik, die jeder Stromverbraucher im Zusammenhang mit seiner Stromrechnung oder dem Anbieterwechsel schon gehört hat. Doch was steckt hinter diesen Einheiten? Wieso wird der Stromverbrauch in Kilowattstunden (kWh) berechnet und was ist der genaue Unterschied zwischen Ampere und Watt? Ein kleiner Vergleich mit einem österreichischen Stausee bringt vielleicht etwas mehr Klarheit.

Fallhöhe eines Stausees ist wie die elektrische Spannung in einer Leitung

Stellen Sie sich einen Fluss in den Bergen vor, der durch eine massive Staumauer zu einem See gestaut wurde. Kein Wasser kann durch die Mauer fließen, alles bleibt hinter dem meterhohen Damm. Die Betreiber möchten nun ein vor der Staumauer gelegenes Wasserrad antreiben. Wie können sie die tonnenschwere Schaufelräder am schnellsten im Bewegung setzen? Welche Faktoren sind wichtig? Klar zuerst die Fallhöhe: Je höher das Wasser vom oberen See in den unteren See stürzt, desto mehr Druck kommt auf das Wasserrad. In Stromleitungen gibt es auch einen Druck, der Strom in Bewegung setzt und von positiven zu negativen Polen fließen lässt. Dieser wird Spannung genannt wird und mit der Einheit Volt gekennzeichnet. Dennoch die Fallhöhe allein wird nicht ausreichen, denn wenn nur ein, zwei Tropfen selbst von 200 Meter auf ein tonnenschweres Wasserrad fallen, würde sich noch keine Schaufel bewegen.

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Die Stromstärke Ampere: Wasser fließt, Strom auch

Denn wichtig ist schließlich auch die Menge, wieviel Wasser pro Sekunde vom oberen Bergsee herunterfließen. In der Elektrotechnik wird die elektrische Fließgeschwindigkeit, die Stromstärke, durch die Einheit Ampere ausgedrückt. Klar, in Ihren Stromleitung fließt kein Wasser, sondern Ladungsträger, die Elektronen und Ionen heißen. Wie schnell Sie fließen, können Sie an der Amperezahl messen.

Stromleistung Watt ist das Produkt der Stromstärke Ampere und der Spannung Volt

Volt, Ampere, aber was steckt nun hinter der Einheit Watt? Mit dieser Maßeinheit wird die Leistung benannt. Jedes Gerät in Ihrem Haushalt benötigt eine gewisse Leistung, damit es funktioniert. Staubsauger zum Beispiel sind heute mit Leistungen von 1.200 Watt genauso leistungsfähig wie ältere Modelle mit 2.500 Watt. In unserem Beispiel benötigt das Wasserrad auch eine bestimmt Leistung, damit es sich dreht. Dies berechnet sich schließlich aus der Fallhöhe, also der elektrischen Spannung Volt (V) und der Wassermenge pro Sekunde, also der elektrischen Stromstärke Ampere (A). Somit ergibt sich die Formel: Volt * Ampere = Watt. Nun passiert es sicherlich manchmal, dass Sie nicht nur staubsaugen, sondern dabei Musik auf Ihrer Stereoanlage hören oder dabei die Waschmaschine in der Küche laufen lassen. Alle Geräte benötigen Strom, insgesamt mehrere Tausend Watt Leistung. Damit Leistungsberechnung nicht mit großen Zahlen durchgeführt werden müssen, wird die Leistung deshalb oft in Kilowatt ausgedrückt, was 1.000 Watt entspricht. Sie sehen, wir kommen der Idee der Kilowattstunde (kWh) schon näher.

Watt ist die Einheit für Leistung und das Produkt aus Stromspannung Volt (V) und Stromstärke Ampere (A). Um seine Verdienste in der Entwicklung der Dampfmaschine zu ehren, ist die Einheit nach dem schottischen Ingenieur und Wissenschaftler James Watt (1736-1819) benannt. Kurioserweise löste sie jedoch das Maß Pferdestärken ab, das Watt selbst eingeführt hatte.

Kupferdraht hat einen anderen Widerstand als Eisen

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Dennoch ein kurzer Schritt zurück. Schließlich haben wir noch nicht geklärt, was elektrischer Widerstand ist. Also zurück zum unserem Stausee in den Bergen. Damit das Wasser natürlich gezielt auf das Rad trifft, leiten wir es durch ein dickes Rohr. Wenn wir nun das Rohr verkleinern, staut sich das Wasser mehr und die Fließgeschwindigkeit nimmt ab. Der Widerstand behindert somit den Fluss der Elektronen in einer Leitung. Er wird mit der Einheit Ohm gekennzeichnet. Verschiedene Stromleiter haben einen unterschiedlichen Widerstand. Kupferdraht beispielsweise leitet sehr gut, während Eisen eher die Stromstärke bremst. Jedoch wird in unserem Beispiel nicht nur die Fließgeschwindigkeit des Wassers reduziert, sondern gleichzeitig erhöht sich der Druck im oberen Stausee. Analog verhält es sich mit der Stromstärke und der elektrischen Spannung. Hieraus kann man das erste Ohmsche Gesetz ableiten, dass besagt, dass die Stromspannung und die Stromstärke proportional zueinander stehen und sich je nach Größe des elektrischen Widerstand stark verändern. Wird der Strom durch einen schlechten Leiter mit einem hohen Widerstand geführt, nimmt die Spannung zu und die Stromstärke ab wie auch umgekehrt. Folglich können wir die Stromstärke Ampere (A) direkt berechnet, indem wir die Spannung Volt (V) durch den elektrischen Widerstand Ohm dividieren: Volt/Ohm = Ampere. Auf der anderen Seite ist die elektrische Spannung das Produkt der Stromspannung mit dem elektrischen Widerstand.

Die Einheit für Widerstand Ohm wie auch das Ohmsche Gesetz ist nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm (1789-1854) benannt. Dieser hatte als erstes den Zusammenhang zwischen der Stromstärke Ampere (A), der Spannung Volt (V) und dem Widerstand Ohm bewiesen. Das Ohmsche Gesetz hatte er jedoch nicht formuliert.

Leistung und Arbeit: der Unterschied zwischen Kilowatt und Kilowattstunde

Somit ist nun klar das Volt, Ampere und Ohm alle wichtig für die Leistung Watt bzw. Kilowatt sind. Wieso wird nun der Strompreis in Kilowattstunde (kWh) berechnet? Ganz einfach, die Maßeinheit hält fest, wieviel Leistung Sie pro Stunde verbraucht haben. Wenn Sie nun Ihren Staubsauger mit der vollen Leistung von 2.500 Watt, also 2,5 Kilowatt (kW), eine Stunde benutzen, haben Sie exakt 2,5 Kilowattstunden (kWh) verbraucht. Somit misst die Kilowattstunde die geleistete Arbeit oder - besser gesagt - Ihren Stromverbrauch. Kilowatt dagegen sagt nur etwas über die benötigte Kapazität Ihrer Geräte aus.

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