Elektrische Energie – Definition, Erklärung und Beispiele

Elektrische Energie ist eine Energieform, die in andere umgewandelt werden kann und durch Elektrizität übertragen wird. Entdecke, wie sie im Alltag genutzt wird, wie sie im Kondensator gespeichert wird und wie du sie berechnen kannst.

Inhaltsverzeichnis zum Thema Elektrische Energie

Das Quiz zum Thema: Elektrische Energie

Was ist die Einheit der elektrischen Energie?

Frage 1 von 5

Welches Symbol repräsentiert die elektrische Energie?

Frage 2 von 5

Wie wird die elektrische Energie in einem Kondensator berechnet?

Frage 3 von 5

Welches Formelzeichen steht für die elektrische Spannung?

Frage 4 von 5

Was kann elektrische Energie NICHT direkt erzeugen?

Frage 5 von 5

Elektrische Energie im Überblick

  • Elektrische Energie ist eine Energieform, die in andere Energieformen umgewandelt werden kann.
  • Elektrische Energie wird in elektrischen Feldern gespeichert und wird durch Elektrizität übertragen.
  • Das Formelzeichen ist E, die Einheit Joule (\text{J}), Wattsekunde (\text{Ws}) bzw. Kilowattstunde (\text{kWh}).
  • Sind Spannung und Strom konstant, gilt folgende Formel:
    E_\text{el} = U\cdot I \cdot t

Elektrische Energie: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Elektrische Energie – Definition einfach erklärt

Strom fließt durch einen Stromkreis, wenn dieser geschlossen ist. Ist als Spannungsquelle eine Batterie angeschlossen, ist diese der Antrieb des Stroms. Eine Batterie kann elektrische Energie speichern und abgeben.

Die elektrische Energie ist eine bestimmte Energieform, die durch Elektrizität (Strom) übertragen wird oder die in elektrischen Feldern gespeichert ist. Weitere Energieformen sind mechanische, chemische, thermische oder magnetische Energie.
Elektrische Energie kann, wie auch die anderen Energieformen, nicht erzeugt werden, sondern man erhält sie durch Umwandlung aus anderen Energieformen. Leuchtet eine Glühlampe in einem Stromkreis, wandelt diese elektrische Energie in thermische Energie sowie Lichtenergie um.

Elektrische Energie – Formelzeichen und Einheit

Das Formelzeichen von elektrischer Energie ist E_\text{el}.
Die Einheit ist Joule bzw. Wattsekunde:
[E_\text{el}] = 1\,\text{J} = 1\,\text{Ws}

Ein Joule entspricht einer Wattsekunde.

Elektrische Energie – Einheiten umrechnen

Wenn du jedoch auf dem Stromzähler daheim schaust, wirst du den Energieverbrauch nicht in Wattsekunden, sondern in Kilowattstunden angegeben sehen. Eine Kilowattstunde ist ein Vielfaches einer Wattsekunde. So rechnest du 1\,\text{kWh} in 1\,\text{Ws} um:
1\,\text{kWh} = 3,6 \cdot 10^6 \,\text{Ws}

Und damit rechnest du auch 1\,\text{kWh} in 1\,\text{J} um:
1\,\text{kWh} = 3,6\cdot 10^6\, \text{J}

Elektrische Energie und Leistung berechnen

Die Formel für die Berechnung der elektrischen Energie in einem Stromkreis unter der Bedingung, dass die Spannung U und der Strom I konstant sind, lautet:

E_\text{el} = U\cdot I \cdot t (*)
Das heißt, die umgewandelte elektrische Energie vergrößert sich

  • mit höherer angelegter Spannung U,
  • mit größerer Stromstärke I,
  • mit einer längeren Stromflussdauer.

Die elektrische Leistung P_\text{el} ist definiert als umgewandelte elektrische Energiemenge pro Zeit:
P_\text{el} = \frac{E_\text{el}}{t}

Elektrische Energie im Kondensator

Kondensator

Ein Kondensator besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Platten, zwischen denen Luft oder ein Dielektrikum ist. Legt man eine Spannung U an beiden Platten an, laden diese sich mit betraglich gleich großer Ladung jedoch entgegengesetzter Polung auf. Das heißt, auf einer Platte ist ein Elektronenüberschuss, auf der anderen ein Elektronenmangel.
Die Ladung Q ist dabei proportional zur Spannung U mit dem Proportionalitätsfaktor C, der Kapazität:
Q = C \cdot U

Solche Kondensatoren können elektrische Energie speichern.
Da U proportional zu Q ist, erhält man eine Ursprungsgerade in einem Koordinatensystem. Die Fläche unter dieser Gerade ist ein rechtwinkliges Dreieck und entspricht der elektrischen Energie im Kondensator:
E_\text{el} = \frac{1}{2} \cdot Q \cdot U

Aufgrund der Definition der Kapazität lässt sich dieser Sachverhalt noch durch die beiden folgenden Formeln ausdrücken:
E_\text{el} = \frac{1}{2} \cdot C \cdot U \cdot U=\frac{1}{2} \cdot C \cdot U^2
E_\text{el} = \frac{1}{2} \cdot Q \cdot \frac{Q}{C}= \frac{1}{2} \cdot \frac{Q^2}{C}

Elektrische Energie im AlltagBeispiele

Elektrische Energie kann nur aus anderen Energieformen umgewandelt werden, jedoch nicht aus dem Nichts kommen.
Bei einem Kohlekraftwerk z. B. wird letztendlich die in der Kohle gebundene chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Jedoch wird die chemische Energie zunächst in thermische Energie umgewandelt, die wiederum eine Turbine antreibt und die vorhandene Energie in mechanische Energie umwandelt. Diese Bewegungsenergie wird dann in elektrische Energie umgewandelt und man erhält Strom.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Elektrische Energie

Elektrische Energie ist eine Energieform. Sie kann in andere Energieformen, wie chemische, thermische, mechanische, oder aus diesen umgewandelt werden. Sie kann in elektrischen Feldern gespeichert werden und wird durch Elektrizität übertragen.

e steht für die Elementarladung, die 1,6\cdot 10^{-19} \,\text{C} beträgt.
E wird als Formelzeichen für Energie verwendet.

Sie wird aus anderen Energieformen, wie chemischer, thermischer, mechanischer Energie, umgewandelt, so z. B. in einem Kohlekraftwerk.

U ist das Formelzeichen für elektrische Spannung. Die Spannung ist definiert als der Quotient aus Energie und Ladung, gibt also an, wie viel Energie pro Ladungsmenge die Spannungsquelle liefert.

Elektrische Energie kann nicht erzeugt werden, sondern nur aus anderen Energieformen, wie chemischer, thermischer oder mechanischer Energie, umgewandelt werden.

Sind Spannung und Strom konstant, gilt folgende Formel:
E_\text{el} = U\cdot I \cdot t

Die Leistung P wird als Produkt aus Spannung und Strom berechnet:
P= U \cdot I

Zum Beispiel mit einem Kohlekraftwerk, Atomkraftwerk, Wasserkraftwerk, Windkraftwerk.

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