Stromarbeit und Stromleistung

Der Zusammenhang zwischen Spannung, Arbeit und Ladung lautet $W = Q \cdot U$.

Auf der anderen Seite gilt für die Stromstärke $I = Q/t$ und daher $Q = I \cdot t$.

Wenn man das einsetzt, bekommt man für die Stromarbeit $W = U\cdot I\cdot t$.
Da Leistung Arbeit pro Zeit ist ($P = W/t$), ergibt sich für die Stromleistung $P= U \cdot I$.

Die Energie, die im Strom steckt, wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Darunter versteht man die Energie, die ein Gerät mit der Leistung von einem Kilowatt (1000 W) in einer Stunde verbraucht. Also gilt:

`1 kWh = 1000 W \cdot 3600 s = 3,6\cdot 10^6` J.

3,6 Millionen Joule! Es steckt also unglaublich viel Energie im Strom. Deshalb verwundert es, dass eine kWh nur etwa 15 Cent kostet. Zur Erzeugung einer kWh durch Muskelkraft müsste ein Menschen 10 Stunden lang schuften.

Wie viel Energie steckt in einem starken Blitz? Nimm an, dass die Spannung in einem Blitz 500.000 V beträgt und eine Ladung von 10 C fließt. Die Blitzenergie beträgt daher `5 \cdot 10^6` J (rechne nach). Das sind bloß 1,4 kWh - enttäuschend wenig. Du könntest damit zwei Autobatterien aufladen, ein Backrohr (3000 W) rund eine halbe Stunde betreiben oder 15l Wasser von 20°C zum Kochen bringen (F26).

Warum ist ein Blitz dann so spektakulär? Das liegt nicht an seiner Energie, sondern an seiner Leistung. Weil die Ladung in bloß `10^4` s abfließt, leistet ein Blitz sagenhafte `5 \cdot 10^{10}` W, also 50 Milliarden Watt!

Mit der Energie eines Blitzes könnte man zwar nur 15 I Wasser zum Kochen bringen, aber dafür in einer Zehntausendstel Sekunde! Sehr flott!