Definition und Berechnung der elektrischen Leistung bei Gleichstrom und Wechselstrom

Unter der elektrischen Leistung wird die auf die Zeit bezogene elektrische Energie verstanden. Bei Gleichstrom ist die Größe der elektrischen Leistung P das Produkt aus der elektrischen Spannung U und der elektrischen Stromstärke I.

P=U*I

Bei einem Verbraucher, der im Rahmen des Ohmschen Gesetzes einen ohmschen Widerstand hat, wird die elektrische Leistung wie folgt dargestellt.

P= I²*R. R ist hier der Widerstand.

Bei einer Verdoppelung des Stroms, vervierfacht sich die Leistung. Sie kann auch P=U²/R dargestellt werden. Hier ist I unbekannt und die elektrische Leistung wird über den Widerstand und die Spannung errechnet. Die Spannung wird quadriert und durch den Wert des Widerstands geteilt. Um die elektrische Leistung zu berechnen, ist die Kenntnis der elektrischen Spannung nicht nötig. Die Formel sagt aus, dass, wenn die Spannung in einem Spannungsleiter verdoppelt wird, die Leistung um das vierfache anwächst.

Bei einer Paralellschaltung oder einer Reihenschaltung addiert sich die elektrische Leistung. Bei Wechselstrom sind verschiedene Leistungsbegriffe zu unterscheiden. Da wäre die Momentanleistung , die Wirkleistung, also die Energie, die pro Zeiteinheit wirklich umgesetzt wird, die Scheinleistung, die auch Anschlusswert oder Anschlussleistung heißt und die Blindleistung, die eine pro Zeiteinheit unerwünschte oder nutzlose Energieleistung ist.

Die Momentanleistung wird P(t)=u(t)*I(t) berechnet. Sie wird in Watt gemessen.

Die Scheinleistung wird in Voltampere (VA) angegeben. Die Blindleistung wird mit Q bezeichnet und in Var angegeben.

Momentanleistung, Blindleistung und Scheinleistung

Eine aufgenommene Leistung wird durch einen ohmschen Widerstand völlig in Wärme umgesetzt. Das ist die Momentanleistung. Sind aber neben dem Widerstand in dem Verbraucher auch induktive und kapazitive Anteile vorhanden, wird es zwischen Strom und Spannung eine zeitliche Verzögerung geben. Diese Phasenverschiebung lässt eine Blindleistung entstehen. Die Blindleistung wird nicht in Wärme umgewandelt. Tatsächlich wird die Blindleistung mit der Frequenz der Wechselspannung verschoben. Die Blindleistung wird nicht verbraucht.

Wenn ein Verbraucher die elektrische Leistung aufnimmt, kann Blindleistung dabei sein. Diese gemeinsame elektrische Leistung aus Momentanleistung und Blindleistung wird Scheinleistung genannt. In der Regel ist die Scheinleistung auf dem Typenschild des Verbrauchers angegeben.

Weitere Arten der Leistung

Die verfügbare Leistung ist die Leistung, die die Stromquelle liefert. Die Nutzleistung ist die Leistung, die ein Verbraucher im Normalbetrieb braucht.
Elektronische Bauelemente brauchen Maximalwerte, in deren Grenzen die Bauelemente betrieben werden dürfen. Werden die Grenzen unberücksichtigt gelassen, werden die Elemente zerstört.
Die Leistung Ptot gibt an ab welcher Leistung die Bauelemente zerstört werden.
Die Verlustleistung ist die Leistung, die in einem Bauelement in Wärme umgesetzt wird. Sie ist vor allem bei Halbleiterelementen wichtig.