Elektrische Energie – Definition, Erklärung und Beispiele

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.

Das Formelzeichen von elektrischer Energie ist .
Die Einheit ist Joule bzw. Wattsekunde:

Ein Joule entspricht einer Wattsekunde.

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 in um:

Und damit rechnest du auch in um:

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

(*)
Das heißt, die umgewandelte elektrische Energie vergrößert sich

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

Die elektrische Leistung ist definiert als umgewandelte elektrische Energiemenge pro Zeit:

Ein Kondensator besteht aus zwei elektrisch leitfähigen Platten, zwischen denen Luft oder ein Dielektrikum ist. Legt man eine Spannung 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 ist dabei proportional zur Spannung mit dem Proportionalitätsfaktor , der Kapazität:

Solche Kondensatoren können elektrische Energie speichern.
Da proportional zu ist, erhält man eine Ursprungsgerade in einem Koordinatensystem. Die Fläche unter dieser Gerade ist ein rechtwinkliges Dreieck und entspricht der elektrischen Energie im Kondensator:

Aufgrund der Definition der Kapazität lässt sich dieser Sachverhalt noch durch die beiden folgenden Formeln ausdrücken:

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.