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Effektive Stromstärke berechnen
Um die effektive Stromstärke (I_eff) einer Lampe zu berechnen, die mit der üblichen Netzspannung (in vielen Ländern 230 V) betrieben wird, verwenden Sie die Formel für elektrische Leistung bei einem Widerstand oder einer Last, die an Wechselstrom angeschlossen ist:
\(
P = U \cdot I_{eff}
\)
Dabei ist \(P\) die Leistung in Watt (W), \(U\) die Spannung in Volt (V) und \(I_{eff}\) die effektive Stromstärke in Ampere (A).
Gegeben ist \(P = 9 W\) und \(U = 230 V\), so lässt sich \(I_{eff}\) berechnen als:
\(
I_{eff} = \frac{P}{U}
\)
Einsetzen der gegebenen Werte:
\(
I_{eff} = \frac{9 W}{230 V} = 0.03913 A
\)
Also beträgt die effektive Stromstärke \(I_{eff} \approx 0.039 A\).
Skizzieren des zeitlichen Verlaufs
Beim zeitlichen Verlauf des durch die Lampe fließenden Wechselstroms handelt es sich um eine Sinuskurve, da wir von einem idealen Wechselstrom (f = 50 Hz) ausgehen. Über eine Periode ändert sich der Stromwert von 0 auf den maximalen Wert (Spitzenwert), fällt zurück auf 0, erreicht dann den maximalen negativen Wert und kehrt schließlich wieder zu 0 zurück. Die Frequenz von 50 Hz bedeutet, dass dieser Vorgang 50-mal pro Sekunde stattfindet. Eine Periode, um diese Veränderung darzustellen, würde horizontal eine Zeitachse (t) haben, die von 0 bis \(\frac{1}{50}\) Sekunde (0 bis 0,02 s) geht, und vertikal eine Stromachse, welche den Strom in Ampere zeigt, der von seinem positiven Spitzenwert über 0 zu seinem negativen Spitzenwert und zurück variiert.
Energieverbrauch berechnen
Der Energieverbrauch (E) über eine bestimmte Zeit kann mit der Formel:
\(
E = P \cdot t
\)
berechnet werden, wobei \(E\) die Energie in Kilowattstunden (kWh), \(P\) die Leistung in Kilowatt (kW) und \(t\) die Zeit in Stunden (h) ist. Für 1000 Stunden Leuchtdauer mit einer 9 W Lampe muss \(P\) von Watt in Kilowatt umgerechnet werden:
\(
P = 9 W = 0.009 kW
\)
Einsetzen in die Formel:
\(
E = 0.009 kW \cdot 1000 h = 9 kWh
\)
Damit beträgt der Energieverbrauch der Lampe für 1000 Stunden Leuchtdauer 9 kWh.
