Watt

 

Das Watt ist eine Maßeinheit, die im Internationalen Einheitensystem verwendet wird. Dieser Begriff stammt aus dem Englischen Watt, welches die Einheit zur Messung von Leistung ist. Konkret entspricht ein Watt einem Joule pro Sekunde. Weitere Informationen hierzu sowie zu den Zusammenhängen mit anderen Größen werden erläutert.

Einführung in Watt und elektrische Leistung

Der Begriff Watt ist im Deutschen und Spanischen identisch. Er wurde von der spanischen Königlichen Akademie anerkannt und bezieht sich auf den Ingenieur James Watt, den Erfinder der Dampfmaschine. Diese Maschine basierte auf dem Prinzip, den durch Dampf erzeugten Druck zu nutzen, um elektrische Energie zu erzeugen. Genau aus diesem Grund muss Elektrizität im Zusammenhang mit Watt immer verstanden werden; das heißt, mit der Fähigkeit eines Geräts, mit einem bestimmten Brennstoff zu arbeiten. 

Wenn wir über die Beziehung zwischen elektrischer Leistung und Watt sprechen, müssen wir bei den elektrischen Ladungen beginnen, die sich entlang der Leiter bewegen. Die erzeugte Energie setzt sich aus thermischen, magnetischen und lichttechnischen Effekten zusammen. Daher ist es wichtig, bei der Definition eines Watts zu verstehen, dass es die Einheit ist, die zur Messung der elektrischen Leistung verwendet wird. Dieser Wert dient dazu, die Geschwindigkeit zu kennen, mit der elektrische Energie umgewandelt werden kann. 

In Bezug auf die Darstellung wird das Watt seit 1889 im Internationalen Einheitensystem mit dem Symbol W dargestellt. Sein Äquivalent ist 1 J/s. Um zu verstehen, was ein Watt ist, muss auch definiert werden, was ein Joule ist. Ein Joule ist eine weitere Maßeinheit, die verwendet wird, um die Menge der genutzten Energie zu bestimmen; das heißt, es handelt sich um eine Maßangabe, die die Menge an Energie im Allgemeinen angibt und mit elektrischer Leistung in Verbindung stehen kann. So entspricht ein Joule einem Watt.

Beziehung zwischen Spannung, Stromstärke und Leistung in Watt

Zunächst werden wir die Konzepte besprechen, die später miteinander verbunden werden: Elektrische Leistung, Spannung und Stromstärke. Zunächst zur elektrischen Leistung. Diese Größe drückt die Geschwindigkeit (gemessen in Zeiteinheiten) aus, mit der elektrische Energie in einem Stromkreis übertragen wird. Tatsächlich kann man sagen, dass es die Menge an Energie ist, die sich in einer bestimmten Zeiteinheit bewegt. Daher gibt die Angabe einer Watt-Menge auf einem Gerät an, wie viel es verbraucht. Gleichzeitig zeigt der Wert der Leistung das Maximum an, das genutzt werden kann. Wenn in einem Haushalt 5 kW abonniert sind, kann nur diese Menge verbraucht werden. Das Anschließen weiterer Geräte und das Überschreiten dieser Menge wird dazu führen, dass „die Sicherung auslöst“. 

Wenn wir hingegen von Strom sprechen, meinen wir den Fluss von Elektronen durch einen Leiter; das heißt, die Bewegung dieser Elektronen durch ein Medium, das sie transportieren kann. Elektronen wandern von einem Atom zum anderen und tun dies immer in dieselbe Richtung wie der Leiter. So wirkt ein Draht wie der Kanal eines Flusses, und die Flussrate wäre die Elektrizität selbst durch die Elektronen. Diese Analogie ist wichtig, um zu verstehen, wie der Strom funktioniert: Je größer der Potenzialunterschied, desto intensiver ist der Strom. Der Grund dafür ist, dass sich Elektronen immer vom Punkt mit der höchsten Spannung zum Punkt mit der niedrigsten Spannung bewegen. Je größer die Spannungsdifferenz, desto höher die elektrische Leistung. Auf diese Weise wird die Einheit zur Messung des Stroms als Intensität bezeichnet und in Ampere gemessen (das Symbol ist der Buchstabe A). Es gibt Untereinheiten (Ampere, Milliampere und Mikroampere). 

Bezüglich der Spannung kann sie als eine Größe definiert werden, die diesen Unterschied im elektrischen Potenzial festlegt. Technisch kann sie als die Arbeit definiert werden, die von einer Partikel innerhalb eines elektrischen Feldes geleistet wird. 

Das gesagt, kann das Watt (Symbol W) als die Maßeinheit für elektrische Leistung angesehen werden und kann berechnet werden, indem die Spannung (ausgedrückt in Volt) mit der Stromstärke (gemessen in Ampere (A)) multipliziert wird. Diese Beziehung zwischen den drei Größen kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden: 

Watt (W) = Volt (V) x Ampere (A).

Unterschied zwischen Leistung und Energie

Viele Menschen haben Schwierigkeiten, Energie und Leistung zu unterscheiden. Tatsächlich verwenden viele sie als ähnliche Begriffe innerhalb der Physik. Energie wird als die Fähigkeit definiert, eine bestimmte Arbeit zu leisten. Daher kann Energie im Kontext der Elektrizität als die Menge der von elektrischen Ladungen geleisteten Arbeit definiert werden und wird deshalb in Joule gemessen. 

Leistung hingegen ist die Geschwindigkeit oder Menge, mit der die Arbeit oder der Energietransfer ausgeführt wird; das heißt, Leistung wäre die Menge an Energie pro Zeiteinheit, die im Bereich der Elektrizität in Watt gemessen wird. Daher kann zusammengefasst werden, dass elektrische Energie von der Menge der Arbeit spricht, die geleistet werden kann, während sich die elektrische Leistung auf die Geschwindigkeit oder Schnelligkeit bezieht, mit der diese Arbeit ausgeführt wird.

Anwendungen und Berechnungen der elektrischen Leistung

Wie erwähnt, gibt die elektrische Leistung an, wie viel elektrische Energie zu einem bestimmten Zeitpunkt genutzt wird. Für die Berechnung sind Spannung und Stromstärke erforderlich. 

Spannung besteht aus dem Unterschied des elektrischen Potenzials zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis. Stromstärke ist die elektrische Ladung, die in einer Zeiteinheit an einem Punkt eines Stromkreises fließt. Bei der Berechnung der elektrischen Leistung wird die Spannung mit der Stromstärke multipliziert. Daher ist die elektrische Leistung proportional zur Stromstärke und auch zur Spannung. 

Die oben beschriebene Formel gilt für Gleichstromkreise, da die Leistung in Wechselstromkreisen (dargestellt als AC) von der Leistung und der Phase abhängt, in der sich Spannung und Strom befinden. Daher werden andere Formeln verwendet, die auf dem Grundkonzept basieren, das durch die Formel P = V x I dargestellt wird. 

Wenn also Zeitwerte berücksichtigt werden, ist die elektrische Leistung im Wechselstrom auch von der Zeit sowie den Spannungs- und Stromwerten abhängig, aber es muss verstanden werden, dass es in diesem Fall drei Leistungen gibt: die Wirkleistung, die Blindleistung und die Scheinleistung. Jede der beschriebenen Leistungen hat ihre eigenen Merkmale und Ausdrücke. 

Formel der Wirkleistung: P=S×cos(φ)

S = Scheinleistung, gemessen in Voltampere (VA)

P = Wirkleistung, gemessen in Watt (W)

φ = Winkel Phi

Formel der Blindleistung: Q = S×sen(φ)

Die Blindleistung (Q) wird ermittelt durch: 

S = Scheinleistung, gemessen in Voltampere (VA)

Q = Blindleistung, gemessen in reaktiven Voltampere (VAR)

φ = Winkel Phi

Formel der Scheinleistung

Diese Art von Leistung ist eine der wichtigsten. Die Berechnungsformel lautet: 

S = (P)2+(Q)2

P = Wirkleistung, in Watt (W)

Q = Blindleistung, in reaktiven Voltampere (VAR) 

Damit kann die Scheinleistung als das Ergebnis des Produkts der Effektivspannungswerte multipliziert mit der Stromstärke definiert werden. 

S = V X I.