Frage von Lamio13, 86

Wie sind die Auswirkungen der Stromstärke und der Spannung auf elektrische Verbraucher?

Wenn man zwei Solarzellen hat, mit unterschiedlicher Spannung und Stromstärke, wie sind die Auswirkungen auf die elektrischen Verbrauchen, wie Motor, Glühlämpchen und LED?

  1. Solarzelle: 1 Volt und 0,5 Ampere
  2. Solarzelle: 0,5 Volt und 1 Ampere

Bei welcher Solarzelle dreht sich ein Motor schneller oder leuchtet ein Glühlämpchen oder eine LED heller? Wenn man das pauschal sagen kann, wann macht ein Summer ein lauteres Geräusch?

Ich hoffe ihr habt verstanden, was ich will, sonst einfach nachfragen.

Vielen Dank im Vorraus

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Comment0815, 48

Mal als Beispiel eine Glühbirne mit 2 Ohm Widerstand:

Wenn 1 V angelegt wird, fließen 0,5 A.

Bei 0,5 V fließen aber 0,25 A. Du kannst nur den Strom ODER die Spannung durch die Quelle festlegen. Der jeweils andere Wert ergibt sich aus dem Verhalten des Verbrauchers. Deshalb lässt sich das so nicht sagen.

Kommentar von Lamio13 ,

Bei meinen Solarzellen ist jedoch beides angegeben.

Umformulierung der Frage: 
Leuchtet ein Glühlämpchen bei 1 Volt heller als bei 0,5 Volt?

und

Leuchtet ein Glühlämpchen bei 1 Ampere heller als bei 0,5 Ampere?

Kommentar von Comment0815 ,

Was steht da genau? Leerlaufspannung, MPP-Spannung, Kurzschlussstrom, MPP-Strom? Unter welchen Bedingungen? Welche Beleuchtung, welche Temperatur, ...

Kommentar von Lamio13 ,

Das ist sehr knapp angegeben:

Spannung: 1,0 V
Stromstärke: 500 mA

Spannung: 0,5 V.
Stromstärke: 1.000 mA

Kommentar von Comment0815 ,

Um was geht's denn da? Ist das eine Schulaufgabe? Oder willst du irgendwas selbst basteln?

Kommentar von Lamio13 ,

Irgendwas selbst basteln. Ich habe halt zwei Solarzellen und möchte wissen, welche sinnvoller für einen Ventilator für LEDs oder Glühlämpchen ist.

Kommentar von Comment0815 ,

Herb3472 hat den richtigen Punkt angesprochen. Entscheidend ist die Spannung. Denn der Strom wird durch den Verbraucher bestimmt.

Allerdings ist die Spannung einer Solarzelle auch abhängig vom Strom. Schau dir mal die Strom-/Spannungs-Kennlinie (oder I-/V-Kennlinie) einer Solarzelle an. Ich nehme an, die Spannung und der Strom, die bei dir angegeben sind sind die Werte im Punkt maximaler Leistung (Maximum Power Point, MPP).

Also das Ganze ist etwas komplexer als z.B. bei einer Batterie, oder einem Netzanschluss.

P.S.: Da beide Zellen im MPP die gleiche Leistung (0,5 W) hat würde ich sagen, dass es keinen großen Unterschied machen dürfte, welche Zelle du verwendest. Vielleicht helfen dir die Angaben würde Spannung/Strom auf dem Typenschild des Verbrauchers.

Kommentar von Comment0815 ,

Danke für den Stern. Es freut mich, dass ich helfen konnte. =)

Antwort
von dompfeifer, 25

Die Solarzelle hat eine Nennspannung (konstruktionsbedingte planmäßige Spannung) und eine maximal erzielbare Leistung bei einer angenommen Intensität der Sonneneinstrahlung. Die Stromstärke (gemessen in Ampere) ist keine Eigenschaft der Solarzelle, die ergibt sich als Verhältnis der Spannung (gemessen in Volt) zum Widerstand (gemessen in Ohm) des jeweils praktisch gebildeten Stromkreises. 

Die erzielbare Leistung einer Solarzelle ergibt sich aus deren Fläche und Wirkungsgrad, sowie der aktuellen solaren Strahlungsintensität. Die erzielbare Leistung lässt sich nicht aus der Angabe der Nennspannung (0,5 Volt oder 1 Volt) herleiten.

Wenn ein Stromverbraucher mit seiner doppelten Nennspannung (ob von einer Solarzelle oder aus einer anderen Spannungsquelle) betrieben wird, dann vervierfacht sich theoretisch seine Leistung. Praktisch brennt das Gerät aber durch, löst sich auf in Schall und Rauch. Wird ein Verbraucher mit Unterspannung betrieben, dann reduziert sich entsprechend seine Leistung oder es fällt völlig aus.

Es macht also praktisch keinen Sinn, einen Stromverbraucher mit einer unangemessenen Spannung zu betreiben. Es funktioniert dann eben nicht, oder es ist gleich kaputt. Die dem Gerät angemessene Spannung ist normalerweise darauf als planmäßige Nennspannung angegeben. 

Antwort
von Herb3472, 46

Das kann man pauschal nicht beantworten, weil das für unterschiedliche Geräte verschieden ist. Ein Glühlämpchen leuchtet bei 1 Volt Betriebsspannung natürlich heller als bei 0,5 Volt, aber die Stromaufnahme wird durch das Glühlämpchen begrenzt, und nicht durch die Stromquelle. Umgekehrt fallen an einer LED konstant ca. 2,5 bis 3 Volt ab, und je höher der Strom, den man durchlässt, desto heller leuchtet die LED. Wenn ein Motor mehr Strom verbrauchen würde als die Stromquelle liefern kann, dann fällt die Spannung zusammen.


Kommentar von Lamio13 ,

Ich wollte aber ja wissen, ob ein Glühlämpchen heller leuchtet/Motor schneller dreht , wenn die Stromstärke steigt oder wenn die Spannung steigt. Wovon es also abhängig ist.

Kommentar von Herb3472 ,

Sofern die Stromstärke, welche die Stromquelle liefern kann, stark genug ist, dann leuchtet das Birnchen bei höherer Spannung heller, und der Motor dreht sich schneller. Es ist dabei aber wurscht, ob die Stromquelle 0,5 A, 1 oder 5 Ampere Strom liefern könnte. Denn der Strom wird durch den Verbraucher und nicht durch den Innenwiderstand der Stromquelle begrenzt. Anders sieht es bei LEDs aus, die werden mit einem konstanten Strom von ca. 20 mA betrieben.

Kommentar von Lamio13 ,

Danke. Also hängt die "Leistung" der elektrischen Verbraucher von der Spannung und nicht von der Stromstärke der Stromquelle ab?

Aber mal angenommen die Stromstärke der Stromquelle wäre sehr niedrig, z.B. 0,01 Miliampere. Hätte das trotzdem keine Auswirkungen auf den elektrischen Verbraucher?

Kommentar von dompfeifer ,

Hallo Lamio13,

Du hast es offensichtlich nicht begriffen. Die elektrische Leistung = Spannung mal Stromstärke. Somit kommt es immer auf beides an. Aber nur die Spannung ist eine Eigenschaft der Stromquelle (z.B. Solarzelle, Batteriezelle, Steckdose am öffentlichen Versorgungsnetz oder dergl.).

"... die Stromstärke der Stromquelle ..."

ergibt keinen Sinn. Die Stromstärke ist keine Eigenschaft der Stromquelle, sondern der Quotient aus Spannung und Widerstand des jeweiligen gesamten Stromkreises, in dem Du gerade die Stromstärke misst. Der Widerstand ist v.a. eine Eigenschaft des Stromverbrauchers. Sonst gäbe es ja keine Lampen oder Motoren mit unterschiedlicher Leistung an der gleichen Stromquelle.

Siehe Wiki "Ohmsches Gesetz".

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