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Energieumwandlung

Lageenergie

Neben der elektrischen Energie gibt es viele anderen Energieformen, wie zum Beispiel die Lageenergie, die Bewegungsenergie und die Wärmeenergie.

Der Elektromotor eines Krans hebt Baumaterial vom Boden in ein oberes Stockwerk. Das Baumaterial hat dann eine höhere Lage als vorher. Die zugeführte elektrische Energie ist nun im Baumaterial gespeichert, und zwar als Lageenergie.
Wenn wir einen Gegenstand mit einem höheren Gewicht heben wollen, müssen wir dem Motor mehr Energie zuführen. Das gilt auch, wenn wir den Gegenstand weiter nach oben heben wollen. Die Lageenergie eines Gegenstandes hängt deshalb von seinem Gewicht und von seiner Höhe über dem Boden ab.

ELage = m . g . h

ELage . . . Lageenergie;  m . . . Masse;  g . . . Gravitationsbeschleunigung;  h . . . Höhe

Bewegungsenergie

Man kann mit einem Elektromotor aber auch ein Fahrzeug beschleunigen. Die zugeführte elektrische Energie wird in Bewegungsenergie umgewandelt. Je mehr Masse das Fahrzeugs hat, umso mehr Energie muss man zuführen. Das gilt auch, wenn man das Fahrzeug auf eine größere Geschwindigkeit bringen möchte. Die Bewegungsenergie hängt deshalb von der Masse und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab.

EBeweg = m . v2 : 2

EBeweg . . . Bewebungsenergie;  m . . . Masse;  v . . . Geschwindigkeit

Die Zahlenwerte zeigen: Bei doppelter Geschwindigkeit ist die Bewegungsenergie viermal so groß, bei doppelter Masse ist sie doppelt so groß. Je größer die Bewegungsenergie ist, umso mehr Energie musste zur Beschleunigung des Fahrzeuges aufgewendet werden, und umso größer ist auch das Zerstörungspotenzial. Bei einem Unfall sind die Wirkungen entsprechend schlimmer!

Der Wirkungsgrad

Bei vielen Vorgängen im Alltag und in der Technik treten Energieumwandlungen auf. Der Elektromotor mit dem Propeller von vorhin wandelt elektrische Energie in Bewegungsenergie um. Allerdings kann er nicht die gesamte elektrische Energie in Bewegungsenergie umwandeln. Ein Teil wird durch Reibung und durch Stromfluss in den Leitungen in Wärme umgewandelt. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der zugeführten Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt wird (Nutzenergie). 

Wirkungsgrad:  h = Enutz : Ezu

h . . . Wirkungsgrad;  Enutz . . . Nutzenergie;  Ezu . . . zugeführte Energie

Bei einem kleinen Elektromotor beträgt der Wirkungsgrad nur ca. 0,6. Bei großen Elektromotoren kann er über 0,95 liegen.

Man kann den Wirkungsgrad auch in Prozent angeben. Beim kleinen Elektromotor hätten wir dann 60%, beim großen 95%.

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