Wie lange leuchtet meine Glühbirne?
Angenommen ich schalte ein Lämpchen an eine Batterie. Mit was für einer Formel berechne ich die Leuchtezeit t?
Wir sollen vereinfachend annehmen, der Widerstand der Lampe sei konstant und sie leuchte durchgehend gleich hell.
Und wie ändert sich diese Zeit wenn ich eine zweite Lampe in Reihe, bzw Parallel schalte?
Ich habe jetzt die Formel t= Q/I gefunden, weiß aber nicht genau, was ich damit anfangen soll. Bzw wie ich Q herausfinde.
Vielen lieben Dank für hilfreiche Antworten!
5 Antworten
mit der formel kannst du erst mal nicht viel anfangen. die kapazität einer batterie wird in (milli)amperestunden oder wattstunden angegeben.
du musst also erst wissen, wie viel leistung oder welche stromaufnahme deine glühlampe(n) haben.
dann mussst du wissen, welche kapazität deine batterie hat. daraus lässt sich das dann errchnen...
gehen wir einfach mal die beiden probaten wege für eine oder zwei lampen durch....
erst mal mit amperestunden. sagen wir, du hast eine 12 volt autbatterie mit 60 Amperstunden. und eine lampe mit 60 Watt 60 watt durch 12 volt, das macht 5 ampere. dem entsprechend teilst du einfach 60 amperestunden durch 5 ampere, heraus kommen 12 stunden. die ampere kürzen sich weg.
so weit klar? dann wirds jetzt noch etwas tricy.... schließt du zwei lampen parallel an, dann sind es 10 ampere. also verkürzt sich die lichtzeit auf 6 stunden... klar?
was aber, wenn sie nun in reihe angeschlossen werden? dann leuchten sie natürlich nicht so helle. dann bräuchtest du entweder zwei lampen mit 6 volt und 60 watt. die haben dann aber wieder 10 ampere aufnahme, oder du schließt eine 2. batterie in reihe an, dann hätten wir 24 volt, aber immernoch 60 amperestunden und immernoch 5 ampere (zwei lampen in reihe) dem zu folge wären wir nach wie vor bei 12 stunden, aber eben mit doppelt so viel licht...
nun das ganze in wattstunden gerechnet.
12 volt mal 60 amperestunden das sind 720 wattstunden. geteilt durch 60 watt, sind das 12 stunden. gehen wir mal davon aus, du schaltest zwei batterien in reihe, dann sind das 60 amperstunden mal 24 volt, also 1440 wattstunden. geteilt durch 120 watt (2 lampen in reihe) sind das wieder 12 stunden.
lg, Anna
korrekt, aber ist a.) die parallelschaltung von spannungsquellen nicht der weisheit letzter schluss, weil eine die andere leer ziehen könnte, und b.) hast du bei höhererer spannung weniger kabelverluste. d.h. wenn du zwei batterien und zwei lampen haben willst, wäre das jeweilige in reihe schalten der bessere weg.
lg, Anna
Deine Formel dient zum Berechnen des Stroms in Ampere, sofern die Ladungen pro Zeit auf einem festen Querschnitt bekannt sind - hilft dir hier aber wenig.
Du brauchst die Kapazität deiner Batterie, üblicherweise in Ampere-Stunden / [Ah]. Daraus siehst du schon "Ampere-Stunden", also "Zeit, die ein Strom fließen kann".
Zusätzlich brauchst du logischerweise den Strom, der durch deine Glühbirne fließt, in Ampere. Der ergibt sich über das Ohm'sche Gesetz. Und zack - Ergebnis.
Du brauchst die Kapazität deiner Batterie, üblicherweise in Ampere-Stunden / [Ah].
Dazu habe ich mal ne Frage: Eigentlich ist der angegebene Wert in Ah physikalisch gesehen ja die Ladung der Batterie und nicht die Kapazität. Trotzdem heißt es immer "Kapazität von ... Ah". Ist die Kapazität eines Akkus anders definiert als die Kapazität beispielsweise eines Kondensators?
Bei einer Batterie bzw. Akku bezeichnet die Kapazität die gespeicherte Ladung in Amperesekunden bzw. üblicherweise Amperestunden. Bei einem Kondensator bezieht sich die Kapazität auf die Ladung die der Kondensator speichern kann, wenn er mit einer Spannung von einem Volt geladen wird. Das entspricht dann einem Farad. Anders gesagt: Ein Kondensator mit 1 Farad speichert eine Ladung von 1 Coulomb bei einer Ladespannung von 1 Volt.
Eine Batterie hat ja eine gegebene Spannung und daher entfällt dieser Spannungsbezug.
> physikalisch gesehen ja die Ladung der Batterie
Korrekt. Aber was kümmert das die Marketingstrategen...
Bei Akkus und manchmal auch bei Primärbatterien wird die gespeicherte bzw. maximal speicherbare Ladung als Kapazität bezeichnet.
Die Frage ist falsch! Sie leuchtet solange, wie sie angeklemmt ist! Du kannst nur fragen, wie lange ein Strom fliesst und das ist eine Differentialformel der 11. Klasse, da der Strom nicht kontinuierlich abnimmt! Und leuchten (glimmen) tut die Lampe vielleich bei 20% der Stromstärke nicht mehr!
Deine Batterie ist z.B. angegeben mit 1,5V; 2000mAh, d.h. sie verfügt im Idealfall über einen Energieinhalt von 1,5V*2000mAh=3000mWh.
Dein Verbraucher (Leuchtmittel) hat die Kennwerte 1,5V , 100mA (0,1A) =150mW
Jetzt dividierst Du die verfügbare Energie durch die benötigte Leistung und erhältst die Zeit: also 3000mWh/150mW= 20h. Deine Lampe würde im Idealfall also 20h brennen.
Wenn Du eine zweite Lampe parallel schaltest, verdoppelt sich die Last also 2* 150mW= 300mW damit ergibt die Rechnung nach Zeit: 3000mWh/300mW=10h
Nach dem Schema kannst Du nun jeden Fall (mit jeder Spannung, jeder Kapazität) rechnen (immer die Einheiten mitnehmen, dann erkennst Du sofort ob alles richtig ist)
> Ich habe jetzt die Formel t= Q/I gefunden
und das ist die richtige!
Q ist die Ladung - da Du die Batterie ganz leer machen willst, somit die gesamte gespeicherte Ladung. Die findest Du bei Akkus aufgedruckt, bei besseren Batterien im Datenblatt auf der Website des Herstellers.
Wird unsauber als "Kapazität" bezeichnet. Wenn Du dann noch den Strom hast, brauchst Du das nur noch in Deine Gleichung einzusetzen.
Parallelschaltung: Wie ändert sich der Strom, wie somit die Laufzeit? Wenn sich Dir das nicht intuitiv erschließt: Ausrechnen.
Dito für Serienschaltung. Aber da wird die Annahme "der Widerstand der Lampe sei konstant " schon sehr strapaziert, da fließt in echt weit mehr Strom als berechnet.
Vielen Dank! Das hat mir echt weitergeholfen.
Würde demzufolge auch bei zwei Batterien parallel geschaltet und bei zwei Lampen parallel geschaltet die Zeit bei 12 Stunden bleiben?
Lg