Physik Strom, Verlust beim Strom Transport
Hey zusammen,
ich halte demnächst einen Vortrag über das Thema Transformatoren und muss damit auch erklären warum man den Strom hoch bzw runter transformiert. Ich hab herausgefunden, dass dies aufgrund des Leistungsverlust passiert, der bei hohen spannung geringer ist. Aber wie kann ich das denn Physikalisch erklären? Mit den Formeln U=RI und P= UI und die zusammenfassung P=R*I^2 irgendwie, aber wie genau?
Wäre echt dankbar wenn mir hier jemand helfen könnte
Liebe Grüße :)
4 Antworten
Gemäß U = R * I kommt ein Spannungsabfall an einem Widerstand in Abhängigkeit vom ihn durchfließenden Strom zustande. Der Widerstand R einer Leitung ist physikalisch gegeben und lässt sich nicht ändern.
Bei der Transformation kann man die Spannung in dem Verhältnis erhöhen, wie sich der Strom verringert (Spannung x 2 = Strom / 2). Dadurch siehst du schon, dass die Stromstärke abnimmt, wodurch Spannungsverluste an den Überlandleitungen reduziert werden können.
deine erkrenntniss ist grundlegend schon mal richtig. eine hohe spannung steht für niedrigere verluste.
das ist aber noch viel extremer, als du dir vielleicht vorstellst. die sache verhält sich nämlich quadratisch.
nehmen wir mal an, du willst 1 kW (1000W) bei einer Spannung von 100 Volt übertragen. das ergibt einen Strom von 10 Ampere.
jetzt sagen wir einfach mal, deine Leitung hat einen Widerstand von 2 Ohm.
das hieße also 10 Ampere mal 2 Ohm (google mal nach ohmsches gesetz) ergibt einen Spannungsverlust von 20 Volt. das ganze mal 10 Ampere ergibt einen Spannungsverlust von 200 Watt. also 20 %
jetzt gehen wir mal im gegensatz dazu davon aus, dass die Spannung bei 200 Volt liegt. da sind für die Übertragung von 1000 Watt nur 5 Ampere erforderlich. der Leitungswiderstand ist ja immernoch der selbe (2 Ohm) dann komme ich auf 10 Volt Spannungsverlust. das ganze mal die erwähnten 5 Ampere, ergibt gerade mal 50 Watt verlust. also nur 5%
kurz gefasst: doppelte Spannung = 1/4 Verlust!
lg, Anna
Für den Verlustwiderstand gilt:
U_v = RI (Verlustspannung)
P_v= RI² (Verlustleistung über den Wideständen)
Die Nutzleistung ist Nutzstrom mal Nutzspannung P_n = U_n*I.
Ferner ist der Nutzstrom und der Verluststrom gleich. Bei konstanter Leistung braucht bei höherer Spannung entsprechend weniger Strom. Somit reduziert sich die Verlustleistung.
die Verlustleistung an einer Leitung setzt sich aus I² x R zusammen sprich die Spannung spielt da keine Rolle. Wenn du bei gleicher Leistung die durch die Leitung fließt die Spannung erhöhst fällt wegen weniger Strom die Verlustleistung
Elektrische Leistung Formel 2:
Formel: P = I2 · R"P" Ist die Leistung in Watt"I" ist der Strom in Ampere "R" ist der Widerstand in Ohm