Erklärung für Spannung, Volt - Elektrotechnik?
Hallo, kann mir jemand helfen? Eigentlich bin ich gut in der Schule, aber ich verstehe dieses Thema einfach nicht und die Lernvideos helfen auch nicht wirklich. Es ist Elektrotechnik und meine Lehrerin hat mir diese Aufgabe gegeben:
Ein Junge schaut sich in einem Lampen-Geschäft um. Der Mitarbeiter berät ihn, dass eine Lampe 250 Watt hat. Der Junge entscheidet sich drei Lampen zu kaufen. Er möchte die Lampen zu Hause ausprobieren. Als er aber zu Hause ankommt, fragt er sich:
- "Wieso kann ich keine Lampe aus Amerika, in Deutschland an der Steckdose anschließen?"
2. "Wie viele Lampen kann ich denn gleichzeitig an nur einer Steckdose (230 V) betreiben?"
3 "Welchen Widerstand hat eine Lampe?"
4. "Welche Gesamtstromaufnahme (alle drei Lampen) und welche Stromaufnahme hat eine Lampe, wenn ich sie an einer 230 V Netzspannung anschließe?"
5. "Wie groß ist denn die Gesamtleistung dieser drei Lampen?"
Würde mich freuen, wenn mir jemand helfen könnte xD
9 Antworten
Hi,weissbrotLol
zu 1: Eine amerikanische Lampe ist für eine Netzspannung von 110 V Wechselspannung ausgelegt, die Netzspannung in Deutschland beträgt jedoch 230 V
Mit P=U^2/R (P=Leistung,U=Spannung und R=Widerstand der Lampe) ergibt sich somit, daß die Lampe im deutschen Netz mit dem (230/110)^2=4,4 fachen ihrer Nennleistung betrieben wird was sie nicht lange übersteht.
zu 2: Eine Standardsteckdose in Deutschland ist für maximal 230 V und 16 A ausgelegt. Dies entspricht einer Leistung von 3680 W (Watt). Enfach diese Maximalleistung durch die Wattzahl der verwendeten Lampen teilen.
Prakisch funktionier dies jedoch nicht, da der Kaltwiderstand (also der Widerstand im Moment des Einschaltens) von Glühlampen und Neonröhren niedrieger liegt als im Betrieb, und somit die Sicherung auslöst.
zu 3: Der Widerstand ergibt sich aus P=(U^2)/R -> R=(U^2)/P (mit U Betriebsspannung und P Leistung der Lampe)
zu 4: Der Strom ergibt aus P = U*I -> I=P/U, sind mehrere Lampen paralell angeschlosseen so muß ihre Leistung addiert werden.
zu 5: Die Gesamtleistung ergibt sich als Summe der Einzelleistungen.
MFG auttomathias
Zu 1. Unterschiedliche Spannungen
Zu 2. Eigentlich nur eine, aber das ist ein wenig missverständlich formuliert oder verstehe ich das falsch?
Zu 3. Bekannt ist die Leistungsaufnahmen in Watt und die Spannung, gesucht ist der Widerstand.
Zu 4. Bekannt ist die Leistungsaufnahmen in Watt und die Spannung, gesucht ist der Strom I 3 Lampen benötigen das 3-fache.
zu 5. Addieren wird du wohl noch können :)
Um sich die verschiedenen Einheiten besser vor zu stellen, kann man sich das analog zu einem Wassersystem vorstellen:
- Der Strom (I) ist dabei die Menge Wasser die durch ein Rohr fließt.
- Spannung (U) ist die Höhe der Wassersäule bzw. der Wasserdruck.
- Der Widerstand (R) ist die Dicke des Rohres, durch das das Wasser fließen muss.
Bei diesen Rechnungen wird allerdings unterstellt, das es eine Gleichspannung wäre. Das Stromnetz ist allerdings ein Wechselstromnetz, aber für reine ohmsche Widerstände (wie die Lampen) kann man das zunächst ignorieren.
- Hat er amerikanische Lampen gekauft? Diese vertragen nur 115 - 120 V. Die Frequenz ist bei Glühlampen ziemlich schnuppe. Man könnte sie auch mit 115 V Gleichspannung betreiben. US-amerikanische Stecker sind kufenförmig, also kantig https://www.google.com/search?q=us-stromstecker&safe=active&sxsrf=ALeKk03IvWdka8ALbUBQ24XvL7ypa55w1g:1589218261630&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwjVqNGvq6zpAhUR4aQKHfKECNYQ_AUoAXoECA0QAw&biw=1024&bih=693
Sie würden hier in Deutschland durchbrennen.
- 3 x 250 W = 750 W. 2500 W / 250 W = 10 natürlich bei deutschen Lampen! Bei amerikanischen würde ich immer zwei in Reihe schalten. Das ergäbe dann 20 us-amerikanische Lampen an nur einer Steckdose.
- P = U² / R
Einsetzen
250 = 230² / R Umformen
R = 230² / 250
R = 52900 / 250
R = 211,6 Ω
- 4. Die amerikanischen Lampen kannst du hier nur in Reihe betreiben. Dann ergibt sich 3 x 211,6 Ω = 634,8 Ω
- Einsetzen 230 V / 634,8 Ω = 0,3623188405797101 A ≈ 362,32 mA
Zur Aufgabe 1 musst du etwas über die Unterschiedlichkeit des elektrischen Netzes in Deutschland und in Amerika.
In Amerika geht die Spannung nur bis 110 bis 120V und die Frequenz der Wechselspannung beträgt dort 60Hz.
Hier in Deutschland sind es 230V 50Hz.
Deshalb kannst du eine Lampen aus Deutschland in Amerika betreiben zumindest nicht, wenn diese nicht mit der Netzform Kompatibel sind.
Was genau willst du jetzt aber wissen? Im Titel deiner Fragenstellung steht, dass du etwas über die elektrische Spannung erfahren willst ist das Korrekt? Oder fehlt es dir an Verständnis in den jeweiligen Themenbereichen um in der Lage sein zu können diese Fragen des Jungen zu beantworten?
Falls es sich um deutsche Lampen handelt, müssten die Rechnungen anders aussehen! Dann bräuchtest du nur 250 W x 3 zu rechnen, ergibt 750 W. Dann kann er an einer Steckdose praktisch 10 Lampen anschließen. Theoretisch 14 (parallel), in Reihe so viele wie er lustig ist und sich leisten kann! Erklärt eurer Lehrerin bitte auch, dass bei google von 2500W und nicht 3680 W die Rede ist! Warum frag den Teufel!
Dann war die erste Frage eher allgemein gemeint, oder? Also wenn im Haushalt Geräte in die Steckdose eingesteckt werden, summieren sich ihre Leistungswerte. D. h. Staubsauger hat etwa 1240 W plus Mikrowellenherd hat 1440 W plus TV hat 55 W plus Handyladegerät vielleicht 2 W ergibt dann 2737 W.
Vielen Dank, für die Hilfe und Erklärung!! :)