Die elektrische Energie Energie und Leistung
Aufgabe 1
Elektrische Energie hat den Vorteil, dass sie bequem in alle anderen Energieformen umgewandelt wer- den kann und dabei Arbeit verrichtet.
Nenne je ein technisches Gerät, das elektrische Energie in die folgenden Energieformen umwandelt.
a) Thermische Energie (Wärmeenergie) b) Strahlungsenergie
c) Kinetische Energie (Bewegungsenergie) d) Chemische Energie
Aufgabe 2
Ein Stromzähler ist ein Messgerät, mit dem die
______________________________________________
in ______________ gemessen wird. Streng genommen müsste dieser _________________________________
heißen. Je höher der Gesamtstrom ist, der durch den Zähler fl ießt, umso schneller dreht sich die
_____________________________. Dem Stromzähler
kannst du die Aufschrift „375 U/kWh“ entnehmen. Das bedeutet, dass wenn sich die Zählscheibe ______________________________________ hat, eine _____________________________ von ______________ benötigt worden ist und somit elektrische Arbeit in dieser Höhe verrichtet wurde.
Aufgabe 3
In Anjas Haus befi ndet sich ein „Stromzähler“ mit der Aufschrift „375 U/kWh“.
Anja hat gezählt, dass die Zählscheibe sich 10-mal in einer Minute gedreht hat.
a) Wie oft würde sich die Zählscheibe in einer Stunde drehen?
b) Welcher Energiemenge entspricht das?
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Die elektrische Leistung (2) Energie und Leistung
Aufgabe 1
Worin unterscheidet sich eine Glühbirne mit 60 Watt Leistung von einer mit 100 Watt Leistung?
Aufgabe 2
Vervollständige die Tabelle.
Elektrogerät Leistung Stromstärke Spannung
Waschmaschine 2 400 W 230 V
SAT-Receiver 46 W mA 230 V Mini TV (3 Zoll) 3 W mA 6 V
Fernseher 522 mA 230 V
Notebook 75 W 3,95 A
Aufgabe 3
Die Glühbirnen deiner Fahrradbeleuchtung sind wie folgt beschriftet:
Glühbirne des Vorderlichts: 6 V und 0,4 A und Glühbirne des Rücklichts: 6 V und 0,1 A
a) Berechne die Leistungsaufnahme der Glühbirne des Vorderlichts.
b) Berechne die Leistungsaufnahme der Glühbirne des Rücklichts.
c) Welche Leistung muss der Dynamo zur Verfügung stellen, damit beide Lampen hell leuchten?
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Energiekosten (1) Energie und Leistung
Aufgabe 1
Einmal jährlich wird der ___________________________ ab- gelesen. Letztes Jahr betrug der Zählerstand 17 983,4 kWh.
Seit letztem Jahr ist also eine Energiemenge von
______________________ benötigt worden (Tipp: siehe Foto).
Bei einem Arbeitspreis von 0,20 € pro kWh betragen die jähr- lichen Kosten ____________________. Das ergibt monatlich etwa ____________________.
Aufgabe 2
Berechne die Energiekosten (Arbeitspreis 0,20 €/kWh), die verursacht werden.
a) Wäschetrockner (3 kW), Betriebszeit: 0,75 Stunde b) Toaster (800 W), Betriebszeit: 15 Minuten
c) Backofen (3,4 kW), Betriebszeit: 1,5 Stunden
Aufgabe 3
Frau Müller fi ndet in ihrer Zeitung die folgende Tabelle:
a) Berechne die jährliche Energiekostenersparnis, wenn Frau Müller ihren alten Kühlschrank und ihre alte Gefriertruhe durch neue Geräte der Effi zienzklasse A++ austauscht.
b) In der obigen Tabelle hat der Hersteller Durchschnittswerte angegeben. Wodurch wird die benötigte Energiemenge eines Kühlgerätes beeinfl usst? Nenne 3 Faktoren.
Geräte austauschen und Energiekosten sparen!
Altes Gerät
10 Jahre alt
Neues Gerät
Ei zienzklasse A++
Kühlschrank
Fassungsvermögen: 150 Liter 190 kWh 85 kWh
Gefrierschrank
Fassungsvermögen: 200 Liter 470 kWh 180 kWh
Gefriertruhe
Fassungsvermögen: 200 Liter 360 kWh 90 kWh
Energiemenge pro Jahr
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Energiekosten (2) Energie und Leistung
Um die Energiekosten in den folgenden Aufgaben zu berechnen, gehst du von einem Arbeitspreis in Höhe von 0,20 € pro kWh aus.
Aufgabe 1
Ab sofort ist Sparen angesagt! Aus diesem Grund ersetzt Frau Müller die folgenden Glühlampen durch Energiesparlampen.
a) Berechne jeweils wie im Beispiel die Kostenersparnis.
b) In welchem Zimmer möchtest du noch etwas sparen? Trage dies in der vorletzten Zeile der Tabelle ein und berechne dann die nötigen Werte.
c) Vervollständige die letzte Zeile der Tabelle.
Anzahl / Ort Leistung je Glühlampe
Leistung je Energie- sparlampe
Leistungs- ersparnis
jährliche Betriebs- stunden
Energie- ersparnis
Kosten- ersparnis
1 Lampe im Gäste-WC 40 W 7 W 33 W 30 h 0,990 kWh 0,20 €
1 Lampe im Bad 60 W 11 W 49 W 360 h
2 Tischlampen im Büro 100 W 20 W 600 h
1 Stehlampe im Wohn-
zimmer 80 W 13 W 850 h
Summe --- --- --- ---
Aufgabe 2
Familie Mayer hat erfahren, dass man viel sparen kann, wenn man die Geräte mithilfe einer Mehrfach- steckdose mit Schalter ganz abschaltet (oder nach Gebrauch einfach aus der Steckdose zieht). Denn auch viele ausgeschaltete Geräte benötigen Energie. Wusstest du schon, dass z. B. die Ladestation der elektrischen Zahnbürste auch dann Energie benötigt, wenn die Zahnbürste nicht mehr geladen wird? Mit einem Universal-Energiemessgerät kannst du das selbst nachprüfen. Vervollständige die Tabelle.
Geräte
Leistung im
„ausgeschalte- ten“ Zustand
An- zahl
Leistung insge-
samt
Zeit im „aus- geschalteten
Zustand“
pro Tag
Zeit im Jahr
Energie- ersparnis
im Jahr
Energie- kosten- ersparnis
im Jahr Ladestationen
für elektrische Zahnbürsten
3 W 4 12 W 23 h 8 395 h 100,740 kWh 20,15 €
Stereoanlage
Wohnzimmer 1 22 h 8 030 h
Stereoanlage
Kinderzimmer 6 W 1 20 h
PC, Monitor,
Drucker 11 W 1 11 W 21 h
Fernseher 6 W 3 20,5 h
Sat-Receiver 5 W 3 20,5 h
Notebook 4 W 2 8 W 21 h 7 665 h 61,320 kWh 12,26 €
Mikrowelle 3 W 1 3 W 23 h 8 395 h 25,185 kWh 5,04 €
Summe --- --- --- --- ---
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Lösungen
Nabil Gad: Grundwissen Energie © Persen Verlag
Energiekosten (1) Energie und Leistung Aufgabe 1 Einmal jährlich wird der ___________________________ ab- gelesen. Letztes Jahr betrug der Zählerstand 17 983,4 kWh. Seit letztem Jahr ist also eine Energiemenge von ______________________ benötigt worden (Tipp: siehe Foto). Bei einem Arbeitspreis von 0,20 € pro kWh betragen die jähr- lichen Kosten ____________________. Das ergibt monatlich etwa ____________________. Aufgabe 2 Berechne die Energiekosten (Arbeitspreis 0,20 €/kWh), die verursacht werden. a) Wäschetrockner (3 kW), Betriebszeit: 0,75 Stunde b) Toaster (800 W), Betriebszeit: 15 Minuten c) Backofen (3,4 kW), Betriebszeit: 1,5 Stunden Aufgabe 3 Frau Müller fi ndet in ihrer Zeitung die folgende Tabelle: a) Berechne die jährliche Energiekostenersparnis, wenn Frau Müller ihren alten Kühlschrank und ihre alte Gefriertruhe durch neue Geräte der Effi zienzklasse A++ austauscht. b) In der obigen Tabelle hat der Hersteller Durchschnittswerte angegeben. Wodurch wird die benötigte Energiemenge eines Kühlgerätes beeinfl usst? Nenne 3 Faktoren.
Geräte austauschen und Energiekosten sparen! Altes Gerät 10 Jahre altNeues Gerät Ei zienzklasse A++ Kühlschrank Fassungsvermögen: 150 Liter190 kWh 85 kWh Gefrierschrank Fassungsvermögen: 200 Liter470 kWh180 kWh Gefriertruhe Fassungsvermögen: 200 Liter360 kWh 90 kWh Energiemenge pro Jahr
Stromzähler 3 587,9 kWh 717,58 € 60 € 3 · 0,75 · 0,20 = 0,45 € 0,8 · 0,15 · 0,20 = 0,024 € 3,4 · 1,5 · 0,20 = 1,02 € Jährliche Energiekostenersparnis: ((190 – 85) + (360 – 90)) · 0,20 = 75 € Die benötigte Energiemenge eines Kühlgerätes hängt davon ab, welche Kühltemperatur eingestellt ist, welcher Umgebungstemperatur das Kühlgerät ausgesetzt ist und wie häufi g und wie lange das Gerät am Tag geöffnet wird. Nabil Gad: Grundwissen Energie © Persen Verlag
Energiekosten (2) Energie und Leistung Um die Energiekosten in den folgenden Aufgaben zu berechnen, gehst du von einem Arbeitspreis in Höhe von 0,20 € pro kWh aus. Aufgabe 1 Ab sofort ist Sparen angesagt! Aus diesem Grund ersetzt Frau Müller die folgenden Glühlampen durch Energiesparlampen. a) Berechne jeweils wie im Beispiel die Kostenersparnis. b) In welchem Zimmer möchtest du noch etwas sparen? Trage dies in der vorletzten Zeile der Tabelle ein und berechne dann die nötigen Werte. c) Vervollständige die letzte Zeile der Tabelle. Anzahl / OrtLeistung je Glühlampe Leistung je Energie- sparlampe
Leistungs- ersparnis jährliche Betriebs- stunden
Energie- ersparnisKosten- ersparnis 1 Lampe im Gäste-WC40 W7 W33 W30 h0,990 kWh0,20 € 1 Lampe im Bad60 W11 W49 W360 h 2 Tischlampen im Büro100 W20 W600 h 1 Stehlampe im Wohn- zimmer80 W13 W850 h Summe------------ Aufgabe 2 Familie Mayer hat erfahren, dass man viel sparen kann, wenn man die Geräte mithilfe einer Mehrfach- steckdose mit Schalter ganz abschaltet (oder nach Gebrauch einfach aus der Steckdose zieht). Denn auch viele ausgeschaltete Geräte benötigen Energie. Wusstest du schon, dass z. B. die Ladestation der elektrischen Zahnbürste auch dann Energie benötigt, wenn die Zahnbürste nicht mehr geladen wird? Mit einem Universal-Energiemessgerät kannst du das selbst nachprüfen. Vervollständige die Tabelle. GeräteLeistung im „ausgeschalte- ten“ Zustand
An- zahl Leistung insge- samt Zeit im „aus- geschalteten Zustand“ pro Tag
Zeit im Jahr Energie- ersparnis im Jahr
Energie- kosten- ersparnis im Jahr Ladestationen für elektrische Zahnbürsten3 W412 W23 h8 395 h100,740 kWh20,15 € Stereoanlage Wohnzimmer122 h8 030 h Stereoanlage Kinderzimmer6 W120 h PC, Monitor, Drucker11 W111 W21 h Fernseher6 W320,5 h Sat-Receiver5 W320,5 h Notebook4 W28 W21 h7 665 h61,320 kWh12,26 € Mikrowelle3 W13 W23 h8 395 h25,185 kWh5,04 € Summe---------------
Anzahl / OrtLeistung je Glühlampe Leistung je Energie- sparlampe
Leistungs- ersparnis jährliche Betriebs- stunden
Energie- ersparnisKosten- ersparnis 1 Lampe im Gäste-WC40 W7 W33 W30 h0,990 kWh0,20 € 1 Lampe im Bad60 W11 W49 W360 h17,64 kWh3,53 € 2 Tischlampen im Büro100 W20 W 2 × 80 W600 h96 kWh19,20 € 1 Stehlampe im Wohn- zimmer80 W13 W67 W850 h56,950 kWh11,39 € 1 Lampe im Kinder- zimmer100 W17 W83 W800 h66,400 kWh13,28 € Summe------------237,980 kW47,60 € GeräteLeistung im „ausgeschalte- ten“ Zustand
An- zahl Leistung insge- samt Zeit im „aus- geschalteten Zustand“ pro Tag
Zeit im Jahr Energie- ersparnis im Jahr
Energie- kosten- ersparnis im Jahr Ladestationen für elektrische Zahnbürsten3 W412 W23 h8 395 h100,740 kWh20,15 € Stereoanlage Wohnzimmer7 W17 W22 h8 030 h56,210 kWh11,24 € Stereoanlage Kinderzimmer6 W16 W20 h7 300 h43,800 kWh8,76 € PC, Monitor, Drucker11 W111 W21 h7 665 h84,315 kWh16,86 € Fernseher6 W318 W20,5 h7 482,5 h134,685 kWh26,94 € Sat-Receiver5 W315 W20,5 h7 482,5 h112,238 kWh22,45 € Notebook4 W28 W21 h7 665 h61,320 kWh12,26 € Mikrowelle3 W13 W23 h8 395 h25,185 kWh5,04 € Summe---------------618,493 kWh123,70 € Nabil Gad: Energie und Leistung © Persen Verlag
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