Anwendungsaufgaben Leistung und Widerstand

... und was hat das mit mir zu tun?????


Grundlagen und Informationen:
Die elektrische Leistung spielt auch in unserer Alltagswelt eine große Rolle. Sie taucht auf vielen Geräten auf, die wir benutzen.
Die elektrische Leistung ist: P = U I
Die auf einem Gerät vermerkte Leistung bezieht sich immer auf die typische Spannung, mit der das Gerät betrieben werden soll. Wird das Gerät mit zu hoher oder zu niedriger Spannung betrieben, so kann seine Leistung auch höher oder niedriger sein.

Seltener benutzen wir den elektrischen Widerstand. Er ist eine typische Größe für ein Gerät und verändert sich nicht, wenn wir die anliegende Spannung ändern. Er beträgt: R = U / I

Elektrische Geräte werden meistens mit genau festgelegten Spannungen betrieben. Die Normalspannung aus der Steckdose beträgt in Europa z.B. 230V, in den USA und vielen amerikanischen Staaten dagegen nur 110 V.
Die Spannung einer Autobatterie beträgt normalerweise 12V. In der Regel werden mit dieser Spannung auch alle Geräte im Auto versorgt.
Die USB-Schnittstelle und viele andere Schnittstellen an elektronischen Geräten stellen 5V zur Verfügung.

Häufig vorkommende Größenabkürzungen: k = kilo = 1000, m= milli = 1/1000

Sicherungen: Sie dienen dazu, Geräte und Lebewesen vor zu großen Strömen zu schützen. Insbesondere sollen sie Kurzschlüsse und Schäden durch Blitzeinschlag verhindern. Typische Sicherungsgrenzen sind 10A und 16A.

Batterien und Akkus: Ihre Leistungsfähigkeit wird oft angegeben, indem man sagt, wie viel Strom sie wie lange liefern können. Eigentlich wird dabei die gespeicherte Ladungsmenge angegeben. Dies entspricht einer Umstellung der Definitionsgleichung des Stroms: I = Q/t, also Q = I t

Haushalt:
Ein (europäischer) Herd habe eine Leistungsfähigkeit von 2kW.
a) Welcher Strom wird zu seiner Versorgung benötigt?
b) Welchen Widerstand hat er?
c)* Welchen Strom und welche Leistung erbringt er, wenn man ihn an das amerikanische Stromnetz anschließt?
d)* Wie muss man den Widerstand eines Gerätes verändern, damit es in den USA die gleiche Leistung erbringt wie vorher in Europa?
e)* Kann man den Herd über eine übliche Sicherung absichern? Was gilt, wenn man zusätzlich noch einen Wasserkocher mit 600W an der gleichen Leitung betreiben will?

Auto:
In einem Auto soll ein Handy geladen werden. Das Ladegerät bekommt vom Auto einen Strom von maximal 130mA gestellt.
a) Welche Leistung kann das Ladegerät maximal erbringen?
b)* Welcher Strom kann maximal aus der USB-Schnittstelle kommen?
c)** Das Handy soll eine Batteriekapazität von 5600 mAh (Milli-Ampere-Stunden) haben. Wie lange muss das Handy laden, wenn es auf 25% heruntergeladen war?


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