Spannung, Strom und Widerstand
Die Spannung U (Einheit Volt, V) ist der Potenzialunterschied zwischen zwei Punkten. Sie ist die Ursache dafür, dass in einem geschlossenen Stromkreis Ladung fließt.
Die Stromstärke I (Ampere, A) gibt an, wie viel Ladung pro Sekunde durch den Leiterquerschnitt fließt: I = Q / t. Der Widerstand R (Ohm, Ω) beschreibt, wie stark ein Bauteil den Stromfluss hemmt.
Das Ohmsche Gesetz
Bei konstanter Temperatur ist der Strom durch einen ohmschen Widerstand proportional zur Spannung: U = R · I. Kennt man zwei der drei Größen, lässt sich die dritte berechnen.
Beispiel: An 230 V fließen durch ein Heizgerät 10 A. Der Widerstand beträgt R = 230 V / 10 A = 23 Ω.
Leistung und elektrische Arbeit
Die Leistung P (Watt, W) ist die pro Zeit umgesetzte Energie. Im Gleichstromkreis gilt P = U · I; mit dem Ohmschen Gesetz folgen P = I² · R und P = U² / R.
Die elektrische Arbeit W = P · t wird meist in Kilowattstunden (kWh) angegeben. Ein Gerät mit 2 kW, das 1,5 Stunden läuft, verbraucht 3 kWh.
Wirkungsgrad
Kein Gerät wandelt die zugeführte Leistung vollständig in Nutzleistung um. Der Wirkungsgrad η = P_ab / P_zu ist daher immer kleiner als 1 bzw. 100 %. Bei hintereinander geschalteten Stufen multiplizieren sich die Einzelwirkungsgrade.