Volt, Ampere & Watt – Zusammenhänge einfach erklärt 

Im Alltag kommen wir mit unterschiedlichsten Bezeichnungen und Fachbegriffen in Kontakt, die wir zwar beiläufig in unseren Wortschatz und unseren Gebrauch integriert haben, allerdings nicht so genau wissen, was da eigentlich genau dahintersteckt. Bekannte und deshalb entsprechend gute Beispiele sind Watt, Volt und Ampere. Gehört hat von denen sicherlich jeder schon. Nur ein Bruchteil kann aber die exakte Definition liefern. Noch magerer sieht es bei der Erklärung der Zusammenhänge zwischen diesen Fachbegriffen aus. 

Deshalb betreibt der nachfolgende Blogbeitrag ein wenig Nachhilfe. Seine Aufgabe wird es sein, Definitionen zu liefern und Zusammenhänge zu erklären. Was sind Watt, Volt und Ampere genau – und was haben sie miteinander zu tun? 

> Die Basis: Sieben physikalische Grundgrößen 
> Was ist Watt? 
> Was ist Volt? 
> Was ist Ampere? 
> Wie lassen sich Volt, Ampere & Watt berechnen? 
> Wie hängen Volt, Ampere und Watt nun zusammen? 
> Und was hat das Ohm’sche Gesetz mit alldem zu tun? 

Die Basis: Sieben physikalische Grundgrößen 

Die Physik kennt sieben Grundgrößen, aus denen sich alle anderen physikalischen Grundgrößen ableiten lassen. Zusammengefasst sind diese im Système International d’Unités – besser bekannt als SI-System – zu finden. Bei den Grundgrößen handelt es sich um: 

• Meter (Länge) 
• Masse (Kilogramm) 
• Sekunde (Zeit) 
• Elektrische Stromstärke (Ampere) 
• Temperatur (Kelvin) 
• Stoffmenge (Mol) 
• Lichtstärke (Candela) 

Im Zusammenhang mit dem vorliegenden Artikel lässt sich also festhalten, dass es sich lediglich bei Ampere um eine dieser Basisgrößen handelt. Die beiden anderen – Watt und Volt – sind sogenannte abgeleitete Einheiten. 

Was ist Watt? 

Kurz gesagt ist Watt die elektrische Einheit für Leistung. Benannt ist sie nach dem schottischen Ingenieur und Wissenschaftler James Watt. Ihr Einheitszeichen ist der Großbuchstabe „W“, ihr Formelzeichen der Großbuchstabe „P“. 

Die Einheit Watt gibt an, in welchem Ausmaß elektrische Arbeit innerhalb einer Sekunde verrichtet, also wie viel elektrische Energie in eine andere Form umgewandelt wird – zum Beispiel in Hitze oder in Bewegung. Eine Glühbirne mit einer Leistung von 100 Watt verbraucht in der Sekunde entsprechend 100 Watt. 

Eine andere Definition lautet: Ein Watt ist gleich jener Leistung, während welcher die Energie von einem Joule innerhalb einer Sekunde umgesetzt wird. Ein Watt ist ein Joule pro Sekunde. 

Von den sieben Grundgrößen sind bei der Definition von Watt nicht alle relevant. Zentrale Funktionen nehmen Kilogramm, Meter und Sekunde ein. Die Formel lautet: 

1 W = 1 kg m²/s³ 

Was ist Volt? 

Volt ist nichts anderes als die SI-Einheit für elektrische Spannung. Benannt nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta, ist sein Einheitszeichen der Großbuchstabe „V“, sein Formelzeichen der Großbuchstabe „U“. Auch sie gehört, wie das Watt, nicht zu den sieben physikalischen Grundgrößen, sondern ist eine abgeleitete Größe. 

Im Alltag begegnet uns diese Einheit hauptsächlich beim Haushaltsstrom, dieser fließt mit einer Spannung von 230 Volt. (Das gilt allerdings nur in Deutschland. In Japan liegt die Spannung etwa bei lediglich 110 Volt, in Kanada nur leicht höher bei 120 Volt). In einer Hochspannungsleitung herrschen hingegen 380.000 Volt (oder 380 Kilovolt – auch hier werden die SI-Präfixe verwendet). Das ist deshalb wichtig, weil beim Stromtransport über weite Strecken Verluste einkalkuliert werden müssen. Je höher die Spannung, desto geringer der Verlust. 

Die Einheit Volt gibt an, mit welchem Druck Elektronen durch Elektrogeräte getrieben werden können. Vereinfacht ausgedrückt heißt das, welche Leistung eine Stromleitung bereitstellen kann. 

Was ist Ampere? 

Die einzige physikalische Grundgröße des Trios ist das Ampere. Sie steht für die elektrische Stromstärke, ihr Einheitszeichen ist der Großbuchstabe „A“, ihr Formelzeichen der Großbuchstabe „I“. Die Einheit gibt an, wie viele Elektronen innerhalb einer exakt festgelegten Zeitspanne durch eine Stromleitung fließen können. Benannt wurde sie nach dem französischen Physiker und Mathematiker Andre-Marie Ampere. 

Im Zusammenhang mit Ampere ist eine Sache noch besonders wichtig: Die durchleitbare Stromstärke steigt mit der Dicke des verwendeten Kabels. Je größer nämlich der Querschnitt, desto mehr Elektronen können zur selben Zeit durchfließen. 

Wie lassen sich Volt, Ampere & Watt berechnen? 

Es dürfte an dieser Stelle nur wenig überraschend kommen: Die drei elektrischen Größen Watt, Volt und Ampere hängen sehr eng zusammen. Wie eng, das zeigen die folgenden Möglichkeiten der Berechnung: 

Wer Watt (P) berechnen möchte, muss Volt (U) mit Ampere (I) multiplizieren. Die dazugehörige Formel sieht folgendermaßen aus: 

P = U * I 

Sollen die Volt (U) ermittelt werden, müssen die Watt (P) durch Ampere (I) geteilt werden. Die Formel: 

U = P / I 

Und schlussendlich noch die Ermittlung von Ampere (I), die durch die Teilung von Watt (P) durch Volt (U) gelingt. Die dazugehörige Formel sieht folgendermaßen aus: 

I = P / U 

An sich nicht schwer zu verstehen, in einem für viele Menschen aber nur mit viel Mühe zu durchblickenden Themenbereich, wie der Physik, ist jede Merkhilfe mehr als willkommen. Für den Zusammenhang zwischen Watt, Volt und Ampere gibt es tatsächlich eine sehr einfache Anleitung: 

• Zeichnen Sie ein Dreieck, dessen Spitze nach oben zeigt. 
• Tragen Sie die drei Einheiten in die Ecken ein – Watt (W) kommt nach oben, Volt (V) in die linke, Ampere (A) in die rechte Ecke. 
• Verdecken Sie nun jene Einheit, die Sie berechnen möchten. 
• Liegen die übrigen Größen nebeneinander, multiplizieren Sie die Wert (Volt * Ampere) 
• Liegen die übrigens Größen untereinander, dividieren Sie sie die Werte (Watt / Ampere bzw. Watt / Volt) 

Einfacher geht’s eigentlich nicht und das Ergebnis stimmt garantiert immer. Ausnahmen gibt es nämlich nicht. 

Wie hängen Volt, Ampere und Watt nun zusammen? 

Wir wissen nun, was Watt, Volt und Ampere genau sind, nach wem sie benannt wurden und wie man sie berechnen kann. Was jetzt noch fehlt, ist eine einfach verständliche Erklärung zum Zusammenhang zwischen den drei Einheiten. 

Um die Verbindung auf möglichst einfache Art und Weise darstellen zu können, benutzen wir das Bild eines Flusses. Die Wassertropfen, die zusammen diesen Fluss ergeben, sind die Elektronen des elektrischen Stroms. 

• Abhängig vom Druck fließt das Wasser schneller oder langsamer. Dieser Druck steht für die elektrische Spannung, also für Volt. Mehr Volt = schnellerer Fluss.
  
• Der Faktor Wassermenge ist vergleichbar mit der Stromstärke, also mit Ampere. Je mehr Strom durch die Leitung fließt, desto höher ist die Stromstärke. Fließt zu viel Strom, weil an einer Leitung zu viele Verbraucher hängen, kommt es zu einer Überlastung und einem Stromausfall. Fließt in einem Fluss zu viel Wasser, tritt dieser über seine Ufer – die Folge ist eine Überschwemmung.
  
• Multipliziert man nun die Fließgeschwindigkeit (Volt) mit der Wassermenge (Ampere), erhält man die „Leistung“ des Flusses (Watt). 

Und was hat das Ohm’sche Gesetz mit alldem zu tun? 

Ohm ist eine weitere physikalische Einheit, und zwar jene des elektrischen Widerstands. Benannt nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm ist ihr Einheitszeichen das Ω, ihr Formelzeichen der Großbuchstabe „R“. 

Die Leitfähigkeit eines Materials hat große Auswirkungen auf den möglichen Stromfluss. Während sich Eisen zum Beispiel nicht als Leiter eignet, ist Kupfer ideal – weshalb es auch in Stromkabeln zu finden ist. 

Bei der Berechnung des elektrischen Widerstands kommt das sogenannte Ohm’sche Gesetz zur Anwendung. Das sagt kurz gefasst aus, dass sich die Stromstärke proportional zur elektrischen Spannung verhält, während der elektrische Widerstand konstant bleibt. An diesem Punkt sollte es idealerweise klingeln. Denn die Begriffe „Stromstärke“ und „Spannung“ kennen wir aus diesem Artikel bereits. Die Rede ist von den physikalischen Grundgrößen Volt und Ampere. Um den elektrischen Widerstand zu berechnen, sind beide elementar wichtig. Die Formel lautet: 

Ohm = Volt / Ampere (R = U / I) 

Volt, Ampere & Watt: Alles hängt zusammen 

Der elektrische Strom ist ein spannendes Feld. Man nutzt zwar eine Vielzahl an Geräten und kennt die Fachbegriffe Watt, Volt oder Ampere aber nicht ihre genauen Zusammenhänge. Dabei ist die Erklärung relativ einfach: Wer die elektrische Leistung berechnen will, muss Stromstärke und Spannung multiplizieren. Die Spannung erhält man durch die Division von Leistung durch Stromstärke, und die Stromstärke durch die Division der Leistung durch die Spannung. Dieser Vorgang, beziehungsweise diese Multiplikation und Division der Elemente untereinander bezeichnet man allgemein als das Ohm’sche Gesetz.  

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