In der Lehre der Elektronik gibt es viele Gesetze und Theorien. Diese Gesetze ermöglichen es uns, die Funktionsweise elektrischer Schaltungen und Komponenten zu verstehen. Ein solches Gesetz ist das Wattsche Gesetz. Das Watt’sche Gesetz ist nach James Watt, einem schottischen Ingenieur und Chemiker, benannt. Es definiert die Beziehung zwischen Leistung, Spannung und Strom. Dieses Gesetz besagt, dass die Leistung in einem Stromkreis ein Produkt aus Spannung und Stromstärke ist. In diesem Artikel werden wir das Wattsche Gesetz, seine Formel, Anwendungen und andere verwandte Konzepte diskutieren.
Wichtige Eingaben bei der Definition des Wattschen Gesetzes
Um das Wattsche Gesetz vollständig zu verstehen, müssen wir zunächst die Parameter besprechen, die bei seiner Definition verwendet werden:
Spannung
Spannung (V) ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Stromkreis. Jeder Unterschied im elektrischen Potential bewirkt, dass Elektronen von einem Punkt mit höherem Potential zu einem Punkt mit niedrigerem Potential fließen. Volt ist die Einheit der Spannung (V).
Strom
Der Strom (I) ist die Menge an elektrischer Ladung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt durch einen Punkt in einem Stromkreis fließt. Seine Einheit ist Ampere oder „Ampere“ (A). Strom kann nur fließen, wenn ein Unterschied im elektrischen Potential besteht.
Widerstand
Widerstand (R) ist der Widerstand, der dem Stromfluss entgegensteht. Er ist ein Maß für die Fähigkeit eines elektrischen Bauteils, dem Stromfluss zu widerstehen. Die Maßeinheit ist Ohm (Ω).
Das Ohmsche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Strom, Widerstand und Spannung. Dieses Gesetz besagt, dass der Strom, der durch einen Leiter fließt, direkt proportional zu seiner Spannung ist, d.h. I=V/R
Leistung
Leistung (P) ist ein Maß für die Menge an Arbeit, die ein Stromkreis verrichten kann oder die ein Bauteil pro Zeiteinheit verbrauchen kann. Einfach ausgedrückt, ist es die Menge an elektrischer Energie, die pro Zeiteinheit übertragen wird. Die Einheit der Leistung ist Joule pro Sekunde (J/sec), auch bekannt als Watt (W).
Formel für das Wattsche Gesetz
Die Formel für das Wattsche Gesetz lautet: P=IV
Wobei:
I = Stromstärke
P = Leistung
V = Spannung
Die Leute fragen oft: Was ist der Unterschied zwischen dem Wattschen Gesetz und dem Ohmschen Gesetz? Während das Ohm’sche Gesetz die Beziehung zwischen Widerstand, Spannung und Strom in einem Stromkreis definiert, definiert das Watt’sche Gesetz die Beziehung zwischen Leistung, Spannung und Strom.
Dennoch kann man diese Gesetze kombinieren, um nützliche Formeln zu erhalten. Nach dem Ohmschen Gesetz ist I=V/R und V=IR. Setzt man diese in die Watt’sche Formel ein, erhält man:
P=IxIR=I2R und P=VxV/R=V2/R
Aus diesen Formeln lassen sich auch mehrere andere Formeln ableiten.
Die meisten Berechnungen mit der Watt’schen Formel kann man manuell durchführen. Du kannst aber auch einen Online-Rechner für das Wattsche Gesetz benutzen.
Anwendungen des Wattschen Gesetzes
Im Folgenden sind einige der Anwendungen der Formel des Wattschen Gesetzes aufgeführt:
- Wenn du eine Stromquelle hast, kannst du diese Formel benutzen, um die tatsächliche Leistung zu berechnen, die die Quelle erzeugen kann. Man kann sie auch verwenden, um den Leistungsbedarf eines Bauteils zu berechnen. Bei gegebener Stromstärke und Spannung der Quelle müssen Sie die Werte nur noch multiplizieren.
- Mit der Wattschen Formel können Sie den Leistungsbedarf eines Gebäudes berechnen. Bei der Planung der Verkabelung eines Gebäudes ist es notwendig, den Gesamtleistungsbedarf zu schätzen. Anhand dieser Informationen können Sie dann die geeigneten Kabelgrößen für das Gebäude bestimmen. Sie können auch die Stromkosten abschätzen. Der Strombedarf eines Gebäudes wird ermittelt, indem man die individuelle Leistung jedes elektrischen Geräts oder Bauteils im Gebäude berechnet und addiert.
- Wenn man die Leistung und die Spannung eines elektrischen Bauteils kennt, kann man seinen Strom mit der Wattschen Formel (I=P/V) berechnen. Das Gleiche gilt für die Spannung, wenn nur Strom und Leistung bekannt sind (V=P/I).
- Die Formeln, die sich aus der Kombination von Wattschem Gesetz und Ohmschem Gesetz ergeben, können zur Berechnung des elektrischen Widerstands eines Bauteils verwendet werden. Wenn wir zum Beispiel eine Glühbirne in einem Raum installiert haben, kann der elektrische Widerstand der Glühbirne mit P=V2R berechnet werden, d.h. R=P/V2.
Angenommen, die Spannung in diesem Raum beträgt x Volt und die Glühbirne hat eine Nennleistung von y Watt, dann ist der Widerstand R=x/y2.