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2026-07-28T07:52:26Z

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{{T}}
{{BR}}
= Elektrische Energie - Physik =

{{BR}}
= Einleitung =

Elektrische Energie begegnet Dir ständig: Eine Lampe leuchtet, ein Motor dreht sich, ein Wasserkocher erwärmt Wasser und ein Akku versorgt ein Smartphone. In all diesen Fällen wird [[Elektrische Energie|elektrische Energie]] übertragen und in andere [[Energieform|Energieformen]] umgewandelt.

Dieser aiMOOC führt Dich auf Schulniveau in die wichtigsten Zusammenhänge ein. Du lernst, elektrische Energie mit [[Elektrische Spannung|Spannung]], [[Elektrische Stromstärke|Stromstärke]], [[Elektrische Leistung|Leistung]] und Zeit zu verknüpfen. Du übst außerdem das Rechnen mit [[Joule]], [[Wattstunde]] und [[Kilowattstunde]].

[[Datei:Simple-electric-circuit.svg|500px|rahmenlos|center]]
''Ein einfacher Stromkreis mit Batterie, Schalter und Lampe.''

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=oK9SE95Jkew |500|center}}

{{BR}}
= Lernziele =

Nach der Bearbeitung kannst Du

# [[Elektrische Energie]] als übertragbare und umwandelbare Energieform erklären.
# die Größen Energie, Spannung, Stromstärke, Leistung und Zeit unterscheiden.
# die Formeln <math>E_\mathrm{el}=U\cdot Q</math>, <math>E_\mathrm{el}=U\cdot I\cdot t</math> und <math>E_\mathrm{el}=P\cdot t</math> anwenden.
# zwischen Joule, Wattstunde und Kilowattstunde umrechnen.
# Energieumwandlungen in Geräten und Kraftwerken beschreiben.
# Messwerte und Angaben auf elektrischen Geräten auswerten.
# Sicherheitsregeln beim Experimentieren mit Strom beachten.

{{BR}}
= Grundlagen =

{{BR}}
== Was ist elektrische Energie? ==

'''Elektrische Energie''' ist eine Energieform, die in elektrischen Systemen übertragen, gespeichert und umgewandelt werden kann. Sie hängt mit elektrischen Ladungen und elektrischen Feldern zusammen. Im Schulmodell reicht zunächst diese Vorstellung:

Eine [[Spannungsquelle]] stellt Energie bereit. In einem geschlossenen [[Stromkreis]] wird Energie zum elektrischen Gerät übertragen. Das Gerät wandelt sie in andere Energieformen um.

Beispiele für Energieumwandlungen:

{| class="wikitable"
! Gerät
! Zugeführte Energie
! Nutzenergie
! Weitere Energieformen
|-
| Lampe
| elektrische Energie
| Lichtenergie
| Wärmeenergie
|-
| Elektromotor
| elektrische Energie
| Bewegungsenergie
| Wärme und Schall
|-
| Wasserkocher
| elektrische Energie
| Wärmeenergie
| Schall
|-
| Lautsprecher
| elektrische Energie
| Schallenergie
| Wärme
|-
| Akku beim Laden
| elektrische Energie
| chemische Energie
| Wärme
|}

[[Datei:Electrical to mechanical energy conversion.png|500px|rahmenlos|center]]
''Eine Bohrmaschine wandelt elektrische Energie vor allem in mechanische Energie um.''

{{BR}}
== Energieübertragung im Stromkreis ==

Ein einfacher Stromkreis enthält eine Quelle, Leitungen, einen Schalter und einen Verbraucher. Nur bei geschlossenem Stromkreis kann dauerhaft Strom fließen. Dabei werden die Ladungsträger im Leiter nicht aufgebraucht. Im Verbraucher wird Energie umgewandelt.

[[Datei:Electric source and load animation.gif|500px|rahmenlos|center]]
''Quelle und Verbraucher: Energie wird bereitgestellt, übertragen und im Verbraucher umgewandelt.''

'''Merksatz:''' Elektrische Ladung zirkuliert im Stromkreis. Energie wird von der Quelle zum Verbraucher übertragen und dort umgewandelt.

{{BR}}
== Energieerhaltung ==

Nach dem [[Energieerhaltungssatz]] kann Energie weder erzeugt noch vernichtet werden. Sie wird übertragen oder von einer Form in eine andere umgewandelt. Umgangssprachlich spricht man zwar vom „Stromverbrauch“ oder „Energieverbrauch“. Physikalisch genauer ist jedoch: Elektrische Energie wird in andere Energieformen umgewandelt.

{{BR}}
= Physikalische Größen und Formeln =

{{BR}}
== Elektrische Spannung ==

Die [[Elektrische Spannung|Spannung]] <math>U</math> gibt an, wie viel elektrische Energie pro Ladungsmenge übertragen oder umgewandelt werden kann.

<math>U=\frac{E_\mathrm{el}}{Q}</math>

Daraus folgt:

<math>E_\mathrm{el}=U\cdot Q</math>

Die Einheit der Spannung ist das [[Volt]]:

<math>1\,\mathrm{V}=1\,\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{C}}</math>

Eine größere Spannung bedeutet: Pro Coulomb Ladung kann mehr Energie übertragen werden.

{{BR}}
== Elektrische Stromstärke ==

Die [[Elektrische Stromstärke|Stromstärke]] <math>I</math> beschreibt, wie viel Ladung <math>Q</math> in der Zeit <math>t</math> durch einen Leiterquerschnitt fließt.

<math>I=\frac{Q}{t}</math>

Daraus folgt:

<math>Q=I\cdot t</math>

Die Einheit der Stromstärke ist das [[Ampere]]:

<math>1\,\mathrm{A}=1\,\frac{\mathrm{C}}{\mathrm{s}}</math>

{{BR}}
== Elektrische Leistung ==

Die [[Elektrische Leistung|elektrische Leistung]] <math>P</math> gibt an, wie viel Energie pro Zeit umgesetzt wird.

<math>P=\frac{E_\mathrm{el}}{t}</math>

Für einen Gleichstromkreis gilt:

<math>P=U\cdot I</math>

Die Einheit der Leistung ist das [[Watt]]:

<math>1\,\mathrm{W}=1\,\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}}</math>

Eine hohe Leistung bedeutet nicht automatisch einen hohen Energiebedarf. Entscheidend ist zusätzlich die Betriebsdauer.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=lj3x8H_sqLY |500|center}}

{{BR}}
== Formel für die elektrische Energie ==

Setzt man <math>Q=I\cdot t</math> in <math>E_\mathrm{el}=U\cdot Q</math> ein, erhält man:

<math>E_\mathrm{el}=U\cdot I\cdot t</math>

Mit <math>P=U\cdot I</math> folgt außerdem:

<math>E_\mathrm{el}=P\cdot t</math>

Diese beiden Formeln sind im Schulunterricht besonders wichtig:

<math>E_\mathrm{el}=U\cdot I\cdot t</math>

<math>E_\mathrm{el}=P\cdot t</math>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=z9GWPNyAThE |500|center}}

{{BR}}
== Größenübersicht ==

{| class="wikitable"
! Physikalische Größe
! Formelzeichen
! Häufige Einheit
! Bedeutung
|-
| Elektrische Energie
| <math>E_\mathrm{el}</math>
| Joule oder Kilowattstunde
| übertragene oder umgewandelte Energie
|-
| Elektrische Spannung
| <math>U</math>
| Volt
| Energie pro Ladung
|-
| Elektrische Stromstärke
| <math>I</math>
| Ampere
| Ladung pro Zeit
|-
| Elektrische Leistung
| <math>P</math>
| Watt
| Energie pro Zeit
|-
| Ladungsmenge
| <math>Q</math>
| Coulomb
| Menge elektrischer Ladung
|-
| Zeit
| <math>t</math>
| Sekunde oder Stunde
| Dauer des Vorgangs
|}

{{BR}}
= Einheiten der elektrischen Energie =

{{BR}}
== Joule, Wattsekunde und Kilowattstunde ==

Die SI-Einheit der Energie ist das [[Joule]] <math>\mathrm{J}</math>. Da <math>E=P\cdot t</math> gilt, ist eine Wattsekunde gleich einem Joule:

<math>1\,\mathrm{Ws}=1\,\mathrm{J}</math>

Im Alltag werden größere Energiemengen häufig in Wattstunden oder Kilowattstunden angegeben:

<math>1\,\mathrm{Wh}=3600\,\mathrm{J}</math>

<math>1\,\mathrm{kWh}=1000\,\mathrm{Wh}=3{,}6\,\mathrm{MJ}</math>

'''Achtung:''' Watt und Kilowatt sind Einheiten der Leistung. Wattstunde und Kilowattstunde sind Einheiten der Energie.

[[Datei:James Joule.jpg|300px|rahmenlos|center]]
''James Prescott Joule. Nach ihm wurde die Energieeinheit Joule benannt.''

{{BR}}
== Umrechnen ==

Beim Umrechnen hilft Dir die Zeiteinheit:

# Wird die Leistung in Watt und die Zeit in Sekunden eingesetzt, erhältst Du Wattsekunden beziehungsweise Joule.
# Wird die Leistung in Watt und die Zeit in Stunden eingesetzt, erhältst Du Wattstunden.
# Wird die Leistung in Kilowatt und die Zeit in Stunden eingesetzt, erhältst Du Kilowattstunden.

Beispiel:

<math>0{,}50\,\mathrm{kWh}=500\,\mathrm{Wh}=1{,}8\,\mathrm{MJ}</math>

{{BR}}
= Rechenbeispiele =

{{BR}}
== Beispiel 1: LED-Lampe ==

Eine LED-Lampe hat eine Leistung von <math>10\,\mathrm{W}</math> und leuchtet drei Stunden.

<math>E=P\cdot t</math>

<math>E=10\,\mathrm{W}\cdot 3\,\mathrm{h}=30\,\mathrm{Wh}=0{,}030\,\mathrm{kWh}</math>

Die Lampe setzt in dieser Zeit <math>0{,}030\,\mathrm{kWh}</math> elektrische Energie um.

{{BR}}
== Beispiel 2: Wasserkocher ==

Ein Wasserkocher mit <math>2000\,\mathrm{W}</math> läuft drei Minuten. Zuerst wird die Zeit umgerechnet:

<math>3\,\mathrm{min}=0{,}05\,\mathrm{h}</math>

Dann gilt:

<math>E=2000\,\mathrm{W}\cdot 0{,}05\,\mathrm{h}=100\,\mathrm{Wh}=0{,}10\,\mathrm{kWh}</math>

In Joule:

<math>0{,}10\,\mathrm{kWh}=360\,\mathrm{kJ}</math>

{{BR}}
== Beispiel 3: Spannung, Stromstärke und Zeit ==

Durch ein Gerät fließt bei <math>12\,\mathrm{V}</math> eine Stromstärke von <math>0{,}50\,\mathrm{A}</math>. Es ist zehn Minuten eingeschaltet.

<math>10\,\mathrm{min}=600\,\mathrm{s}</math>

<math>E=U\cdot I\cdot t</math>

<math>E=12\,\mathrm{V}\cdot 0{,}50\,\mathrm{A}\cdot 600\,\mathrm{s}=3600\,\mathrm{J}</math>

Die Leistung des Geräts beträgt zugleich:

<math>P=U\cdot I=12\,\mathrm{V}\cdot 0{,}50\,\mathrm{A}=6\,\mathrm{W}</math>

{{BR}}
== Beispiel 4: Energiekosten ==

Die Kosten lassen sich näherungsweise so bestimmen:

<math>\text{Kosten}=E\cdot \text{Preis pro Kilowattstunde}</math>

Bei einem angenommenen Preis von <math>0{,}35\,€/\mathrm{kWh}</math> kostet der Betrieb des Wasserkochers aus Beispiel 2:

<math>0{,}10\,\mathrm{kWh}\cdot 0{,}35\,€/\mathrm{kWh}=0{,}035\,€</math>

Das sind <math>3{,}5</math> Cent. Der Preis ist hier nur ein Rechenbeispiel.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=KukWhl_98_U |500|center}}

{{BR}}
= Messen und Beobachten =

{{BR}}
== Energiezähler ==

Ein [[Stromzähler|Energiezähler]] misst die elektrische Energie, die in einem Haushalt oder Betrieb aus dem Netz bezogen wird. Die Anzeige erfolgt gewöhnlich in Kilowattstunden. Für eine Verbrauchsdifferenz werden zwei Zählerstände verglichen:

<math>E_\mathrm{bezogen}=E_\mathrm{neu}-E_\mathrm{alt}</math>

[[Datei:Electricity meter type L7C2.jpg|400px|rahmenlos|center]]
''Ein Elektrizitätszähler erfasst Energie in Kilowattstunden.''

{{BR}}
== Leistungsmessgerät ==

Ein Steckdosen-Leistungsmessgerät kann bei geeigneten Haushaltsgeräten unter anderem Leistung, Betriebszeit und Energie anzeigen. Solche Messungen dürfen nur mit unbeschädigten, dafür zugelassenen Geräten und unter Aufsicht durchgeführt werden. Elektrische Geräte werden nicht geöffnet.

{{BR}}
= Erzeugung, Speicherung und Transport =

{{BR}}
== Energiequellen sind Energiewandler ==

Eine elektrische Energiequelle erzeugt Energie nicht aus dem Nichts. Sie wandelt eine andere Energieform in elektrische Energie um.

{| class="wikitable"
! System
! Ausgangsenergie
! Umwandlung
|-
| Batterie oder Akku
| chemische Energie
| chemisch zu elektrisch
|-
| Generator
| mechanische Energie
| mechanisch zu elektrisch
|-
| Solarzelle
| Strahlungsenergie
| Strahlung zu elektrisch
|-
| Thermoelement
| thermische Energie
| thermisch zu elektrisch
|}

Ein [[Generator]] nutzt elektromagnetische Induktion. Er wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Die mechanische Energie kann beispielsweise von Wasser, Wind oder einer Turbine stammen.

[[Datei:Hydroelectric Generator.svg|500px|rahmenlos|center]]
''Schnittbild eines Wasserkraft-Generators mit Turbine.''

{{BR}}
== Stromnetz und hohe Spannungen ==

Elektrische Energie wird über Leitungen vom Erzeugungsort zu den Verbrauchern übertragen. Für eine vorgegebene Leistung gilt näherungsweise <math>P=U\cdot I</math>. Wird die Spannung erhöht, kann bei gleicher Leistung die Stromstärke kleiner werden. Dadurch sinken die Wärmeverluste in Leitungen, denn für einen ohmschen Leiter gilt:

<math>P_\mathrm{Verlust}=I^2\cdot R</math>

[[Transformator|Transformatoren]] passen Wechselspannungen an verschiedene Netzebenen an.

[[Datei:High-voltage Transmission Tower 2005.JPG|500px|rahmenlos|center]]
''Hochspannungsleitungen übertragen große Leistungen über weite Strecken.''

[[Datei:Renewable Energy on the Grid.jpg|500px|rahmenlos|center]]
''Photovoltaik, Windenergie und Stromnetz als Teile eines Energiesystems.''

{{BR}}
== Speicherung ==

Elektrische Energie lässt sich nicht nur übertragen, sondern auch speichern oder in speicherbare Formen umwandeln. Beispiele sind:

# [[Akkumulator|Akkus]] speichern Energie chemisch.
# [[Kondensator|Kondensatoren]] speichern Energie im elektrischen Feld.
# [[Spule|Spulen]] speichern Energie im magnetischen Feld.
# [[Pumpspeicherkraftwerk|Pumpspeicher]] wandeln elektrische Energie in potenzielle Energie von Wasser um.
# [[Wasserstoff]] kann mithilfe elektrischer Energie hergestellt und später wieder energetisch genutzt werden.

[[Datei:Microgrid schematic.png|500px|rahmenlos|center]]
''Ein schematisches lokales Energiesystem mit Erzeugung, Verbrauch und Speichern.''

{{BR}}
= Wirkungsgrad und nachhaltige Nutzung =

{{BR}}
== Wirkungsgrad ==

Bei realen Energieumwandlungen entsteht meist auch nicht gewünschte Wärme. Der [[Wirkungsgrad]] <math>\eta</math> vergleicht die nutzbare Energie mit der zugeführten Energie:

<math>\eta=\frac{E_\mathrm{nutz}}{E_\mathrm{zu}}</math>

Entsprechend kann auch mit Leistungen gerechnet werden:

<math>\eta=\frac{P_\mathrm{nutz}}{P_\mathrm{zu}}</math>

Der Wirkungsgrad liegt zwischen null und eins oder zwischen null und hundert Prozent.

Beispiel: Werden von <math>100\,\mathrm{J}</math> zugeführter Energie <math>80\,\mathrm{J}</math> als gewünschte Nutzenergie wirksam, beträgt der Wirkungsgrad:

<math>\eta=\frac{80\,\mathrm{J}}{100\,\mathrm{J}}=0{,}80=80\,\%</math>

{{BR}}
== Energie sinnvoll nutzen ==

Energie kann eingespart werden, ohne auf jede Nutzung zu verzichten. Entscheidend sind Leistung, Betriebsdauer und Wirkungsgrad. Sinnvolle Fragen sind:

# Wird ein Gerät länger betrieben als nötig?
# Gibt es für die Aufgabe ein Gerät mit kleinerer Leistung oder höherem Wirkungsgrad?
# Läuft ein Gerät unbemerkt im Bereitschaftsbetrieb?
# Kann Energie aus erneuerbaren Quellen genutzt oder zeitlich passend eingesetzt werden?

Eine faire Bewertung betrachtet nicht nur die Leistung eines Geräts, sondern auch Nutzung, Lebensdauer, Herstellungsaufwand und tatsächlichen Nutzen.

{{BR}}
= Sicherheit und typische Denkfehler =

{{BR}}
== Sicherheitsregeln ==

'''Lebensgefahr:''' Experimente an Steckdosen, Netzleitungen oder geöffneten Haushaltsgeräten sind verboten. Die Netzspannung kann tödlich sein.

# Verwende im Schülerexperiment nur geeignete Kleinspannungsquellen.
# Baue Schaltungen nur im spannungsfreien Zustand um.
# Vermeide Kurzschlüsse.
# Benutze keine beschädigten Kabel oder Geräte.
# Führe Messungen nach Anweisung und unter Aufsicht durch.
# Akkus dürfen nicht geöffnet, erhitzt oder kurzgeschlossen werden.

{{BR}}
== Typische Denkfehler ==

{| class="wikitable"
! Denkfehler
! Physikalisch richtige Aussage
|-
| Strom wird im Gerät verbraucht.
| Ladungsträger zirkulieren; im Gerät wird Energie umgewandelt.
|-
| Watt ist eine Energieeinheit.
| Watt ist eine Leistungseinheit.
|-
| Kilowattstunde ist eine Leistungseinheit.
| Kilowattstunde ist eine Energieeinheit.
|-
| Ein Gerät mit hoher Leistung benötigt immer mehr Energie.
| Der Energiebedarf hängt von Leistung und Betriebsdauer ab.
|-
| Ein Kraftwerk erzeugt Energie.
| Ein Kraftwerk wandelt zugeführte Energie in elektrische Energie um.
|}

{{BR}}
= Zusammenfassung =

Elektrische Energie wird in Stromkreisen übertragen und in Geräten umgewandelt. Die wichtigsten Beziehungen sind:

<math>E_\mathrm{el}=U\cdot Q</math>

<math>Q=I\cdot t</math>

<math>P=U\cdot I</math>

<math>E_\mathrm{el}=U\cdot I\cdot t=P\cdot t</math>

Die SI-Einheit ist Joule. Im Alltag ist die Kilowattstunde üblich. Leistung beschreibt Energie pro Zeit. Für den Energiebedarf sind deshalb sowohl die Leistung als auch die Betriebsdauer wichtig.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Welche Aussage beschreibt elektrische Energie am besten?'''
(Sie kann übertragen, gespeichert und in andere Energieformen umgewandelt werden.)
(!Sie ist dasselbe wie elektrische Stromstärke.)
(!Sie entsteht ohne andere Energieform in einer Steckdose.)
(!Sie wird in einem geschlossenen Stromkreis vollständig vernichtet.)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Formel berechnet elektrische Energie aus Spannung, Stromstärke und Zeit?'''
(E gleich U mal I mal t)
(!E gleich U geteilt durch I)
(!E gleich I geteilt durch t)
(!E gleich U plus I plus t)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Einheit ist die SI-Einheit der Energie?'''
(Joule)
(!Watt)
(!Volt)
(!Ampere)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie viel Megajoule entsprechen einer Kilowattstunde?'''
(3,6 Megajoule)
(!0,36 Megajoule)
(!36 Megajoule)
(!360 Megajoule)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was misst ein Energiezähler im Haushalt?'''
(Elektrische Energie in Kilowattstunden)
(!Elektrische Spannung in Ampere)
(!Elektrische Leistung in Volt)
(!Elektrischen Widerstand in Joule)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was gibt die elektrische Leistung an?'''
(Umgesetzte Energie pro Zeit)
(!Ladung pro Spannung)
(!Zeit pro Energie)
(!Widerstand pro Ladung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Eine Lampe mit 60 Watt leuchtet zwei Stunden. Wie viel Energie setzt sie um?'''
(120 Wattstunden)
(!30 Wattstunden)
(!62 Wattstunden)
(!120 Kilowattstunden)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Hauptumwandlung findet in einem Elektromotor statt?'''
(Elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt.)
(!Mechanische Energie wird vollständig in Masse umgewandelt.)
(!Wärmeenergie wird ohne Verluste in Licht umgewandelt.)
(!Elektrische Ladung wird vernichtet.)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum wird elektrische Energie häufig mit hoher Spannung übertragen?'''
(Bei gleicher Leistung kann die Stromstärke kleiner und der Leitungsverlust geringer sein.)
(!Hohe Spannung vergrößert immer den Widerstand der Leitung.)
(!Hohe Spannung verhindert jede Energieumwandlung.)
(!Hohe Spannung macht Transformatoren überflüssig.)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Regel gilt für Schülerexperimente?'''
(Nur geeignete Kleinspannungsquellen und sichere Aufbauten verwenden.)
(!Steckdosen dürfen für offene Versuche genutzt werden.)
(!Beschädigte Leitungen sind bei kleiner Stromstärke ungefährlich.)
(!Akkus dürfen zum Untersuchen geöffnet werden.)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Elektrische Energie || Übertragbare und umwandelbare Energieform
|-
| Spannung || Energie pro Ladung
|-
| Stromstärke || Ladung pro Zeit
|-
| Leistung || Energie pro Zeit
|-
| Joule || SI-Einheit der Energie
|-
| Kilowattstunde || Alltagseinheit großer Energiemengen
|-
| Generator || Mechanisch-elektrischer Energiewandler
|-
| Wirkungsgrad || Verhältnis von Nutzenergie zu zugeführter Energie
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Elektrische Energie'''
| Spannung mal Stromstärke mal Zeit
|-
| '''Elektrische Leistung'''
| Spannung mal Stromstärke
|-
| '''Ladungsmenge'''
| Stromstärke mal Zeit
|-
| '''Elektrische Spannung'''
| Energie pro Ladung
|-
| '''Wirkungsgrad'''
| Nutzenergie geteilt durch zugeführte Energie
|-
| '''Energiekosten'''
| Kilowattstunden mal Preis pro Kilowattstunde

|}
{{E}}

<br>
...
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Joule || Wie heißt die SI-Einheit der Energie?
|-
| Watt || Wie heißt die Einheit der Leistung?
|-
| Spannung || Welche Größe beschreibt Energie pro Ladung?
|-
| Generator || Welcher Energiewandler macht aus mechanischer Energie elektrische Energie?
|-
| Zähler || Welches Gerät erfasst die bezogene elektrische Energie?
|-
| Wirkungsgrad || Welche Größe vergleicht Nutzenergie und zugeführte Energie?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Elektrische+Energie+Physik </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Elektrische Energie wird in einem Stromkreis von einer Quelle zu einem { Verbraucher } übertragen.
Die elektrische Spannung gibt die Energie pro { Ladung } an.
Die Stromstärke beschreibt die Ladungsmenge pro { Zeit }.
Die elektrische Leistung ist die umgesetzte Energie pro { Sekunde }.
Das Produkt aus Spannung und Stromstärke ergibt die elektrische { Leistung }.
Das Produkt aus Leistung und Zeit ergibt die elektrische { Energie }.
Die SI-Einheit der Energie heißt { Joule }.
Im Haushalt wird elektrische Energie meist in { Kilowattstunden } angegeben.
Eine Kilowattstunde entspricht 3,6 { Megajoule }.
Ein Energiezähler erfasst den elektrischen { Energiebezug }.
Ein Generator wandelt mechanische in { elektrische } Energie um.
Nach dem Energieerhaltungssatz wird Energie nicht vernichtet, sondern { umgewandelt }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Energiekette]]: Wähle vier elektrische Geräte aus Deinem Alltag und zeichne für jedes Gerät eine Energiekette mit zugeführter Energie, Nutzenergie und weiteren Energieformen.
# [[Typenschild]]: Fotografiere oder notiere die Leistungsangaben von fünf Geräten, ohne Geräte zu öffnen, und ordne sie nach ihrer Leistung.
# [[Formelsammlung]]: Gestalte ein übersichtliches Lernplakat zu Energie, Spannung, Stromstärke, Leistung und Zeit.
# [[Energieschätzung]]: Schätze, welches von drei ausgewählten Geräten an einem typischen Tag die meiste elektrische Energie umsetzt, und begründe Deine Vermutung.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Messprotokoll]]: Miss mit einem geeigneten Messgerät und unter Aufsicht die Leistung und Energie eines sicheren Geräts und dokumentiere Aufbau, Messwerte und Ergebnis.
# [[Beleuchtungsvergleich]]: Vergleiche zwei Lampen hinsichtlich Leistung, Betriebszeit und Energiebedarf für dieselbe Beleuchtungsaufgabe.
# [[Energietagebuch]]: Führe drei Tage lang ein Energietagebuch für ausgewählte Geräte und berechne deren Energiebedarf.
# [[Interview]]: Befrage eine Lehrkraft, einen Hausmeister oder eine Fachperson dazu, wo in einem Schulgebäude elektrische Energie umgewandelt und eingespart wird.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Modellstromnetz]]: Entwickle ein Modell, das Erzeuger, Transformator, Leitung, Speicher und Verbraucher eines Stromnetzes darstellt.
# [[Wirkungsgradexperiment]]: Plane eine sichere Untersuchung, mit der zugeführte und nutzbare Energie eines Geräts verglichen werden können, und diskutiere Messunsicherheiten.
# [[Energiesparkonzept]]: Erstelle für einen Klassenraum ein begründetes Energiesparkonzept und schätze die mögliche Einsparung in Kilowattstunden.
# [[Erklärvideo]]: Produziere ein kurzes Lernvideo, das den Unterschied zwischen Energie und Leistung mit einem selbst gewählten Alltagsbeispiel erklärt.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Leistung und Zeit]]: Zwei Geräte setzen dieselbe Energie um, eines in fünf Minuten und eines in einer Stunde. Erkläre, wie sich ihre Leistungen unterscheiden und warum.
# [[Übertragungsverlust]]: Begründe mithilfe der Formeln, warum eine höhere Übertragungsspannung bei gleicher Leistung Leitungsverluste verringern kann.
# [[Gerätewahl]]: Entscheide zwischen zwei Geräten mit unterschiedlicher Leistung und Betriebsdauer, welches weniger Energie benötigt. Lege eigene sinnvolle Zahlen fest und rechne nach.
# [[Energiekosten]]: Entwickle ein Rechenbeispiel für die wöchentlichen Kosten eines Geräts und erkläre, welche Annahmen das Ergebnis beeinflussen.
# [[Energieumwandlung]]: Analysiere die vollständige Energiekette eines Akkuschraubers vom Laden des Akkus bis zur Bewegung des Bohrers.
# [[Versuchsplanung]]: Plane eine sichere Messung, mit der Du prüfen kannst, ob die Angabe auf einem Typenschild zur beobachteten Energie in einer bestimmten Zeit passt.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du

# den Unterschied zwischen Energie, Leistung, Spannung und Stromstärke fachsprachlich erklären kannst.
# passende Formeln auswählst, umstellst und mit Einheiten korrekt anwendest.
# Joule, Wattstunde und Kilowattstunde sicher ineinander umrechnest.
# Energieumwandlungen und Energieverluste an realen Geräten analysierst.
# Messdaten nachvollziehbar dokumentierst und Messunsicherheiten benennst.
# Ergebnisse auf Plausibilität prüfst und begründete Schlussfolgerungen ziehst.
# Sicherheitsregeln beim Umgang mit elektrischen Geräten und Schaltungen einhältst.
# eine eigenständige Transferaufgabe verständlich präsentierst.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Energie </iframe>

Weitere freie Lernmöglichkeiten findest Du über [[Elektrische Leistung]], [[Elektrischer Stromkreis]], [[Energieerhaltungssatz]], [[Generator]] und [[Stromnetz]].

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Elektrische Energie - Physik]]'''
# [[Elektrische Energie]]
# [[Elektrische Spannung]]
# [[Elektrische Stromstärke]]
# [[Elektrische Leistung]]
# [[Elektrischer Stromkreis]]
# [[Energieerhaltungssatz]]
# [[Wirkungsgrad]]
# [[Generator]]
# [[Transformator]]
# [[Stromnetz]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Elektrizitätslehre]]
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Klasse 7-8]]
[[Kategorie:Klasse 9-10]]
[[Kategorie:Sekundarstufe I]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Elektrische Energie - Physik - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt