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Naturwissenschaften – Grade 12 · Einheit 3: Netzstrom und Elektromagnetismus

Netzstrom und Leistung

Erkläre die Verkabelung des Stromnetzes und die Sicherheitseinrichtungen und berechne elektrische Leistung und Energie.

Der Netzstrom in Deutschland ist ein Wechselstrom (AC) mit 230 V und 50 Hz; in den USA sind es etwa 120 V und 60 Hz. Batterien liefern Gleichstrom (DC), der in eine Richtung fließt. Ein dreiadriges Kabel hat einen Außenleiter (braun) mit 230 V, einen Neutralleiter (blau) nahe 0 V und einen Schutzleiter (grün-gelb), der bei einem Defekt Strom zur Erde ableitet. Das Berühren des Außenleiters ist gefährlich, weil an deinem Körper eine große Spannung anliegt.

Die Leistung ist P = U × I oder P = I² × R. Die übertragene Energie ist E = P × t oder E = Q × U. Das Stromnetz verwendet Aufwärtstransformatoren, um die Spannung für die Übertragung zu erhöhen, was die Stromstärke senkt und so die Wärmeverluste in den Kabeln verringert; Abwärtstransformatoren senken die Spannung für die Haushalte.

Beispiel mit Lösung

Ein 230-V-Haartrockner zieht 5 A. Wie groß ist seine Leistung?

  1. P = U × I.
  2. P = 230 × 5.

Antwort:P = 1150 W.

Schlüsselwörter

Wechselstrom
Strom, der ständig seine Richtung umkehrt
Außenleiter
brauner Leiter mit 230 V
Schutzleiter
Sicherheitsleiter, der Fehlerströme zur Erde ableitet
Stromnetz (Verbundnetz)
Netz aus Kabeln und Transformatoren
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-PS3-3