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Physik

Wirkungsgrad: zugeführte und genutzte Energie

Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie genutzt wird. Er ist immer kleiner als 100 Prozent.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 8
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann den Wirkungsgrad aus genutzter und zugeführter Energie berechnen.
  • Ich kann Geräte nach ihrem Wirkungsgrad vergleichen.
  • Ich kann erklären, warum er nie 100 Prozent erreicht.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Energieflussdiagramme für Elektrogeräte

Der Wirkungsgrad η (Eta) ist das Verhältnis von genutzter zu zugeführter Energie: η = E genutzt : E zugeführt. Man gibt ihn meist in Prozent an. Beispiel Glühlampe: 3 Wh Licht von 60 Wh zugeführt. 3 : 60 = 0,05 = 5 %. LED-Lampe: 2 Wh von 10 Wh sind 0,2 = 20 %. Wasserkocher: 900 Wh von 1000 Wh sind 90 %. Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Energie wird für denselben Nutzen gebraucht. Der Wirkungsgrad ist wegen der Wärmeverluste immer kleiner als 100 %. Verluste entstehen durch Reibung, Erwärmung und Strahlung. Bei der Bewertung eines Geräts betrachtet man nicht nur den Wirkungsgrad, sondern auch Anschaffungspreis, Haltbarkeit und Komfort.

Ausgedachte, gerundete Werte.
Gerätgenutzt : zugeführtWirkungsgrad
Glühlampe3 : 605 %
LED-Lampe2 : 1020 %
Wasserkocher900 : 100090 %

Wirkungsgrad berechnen

  1. Genutzt: 2 Wh, zugeführt: 10 Wh.
  2. η = 2 : 10.
  3. η = 0,2.
  4. η = 20 %.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Genutzt durch zugeführt.

Ergebnis in Prozent.

Nie über 100 Prozent.

Ein Beispiel

Beispiel

Von 10 Euro gibst du nur 2 Euro für das aus, was du wirklich wolltest. Das sind 2 : 10 = 20 %. So rechnest du auch beim Wirkungsgrad.

Schritt für Schritt

Du berechnest η.

  1. Notiere genutzt und zugeführt.
  2. Teile.
  3. Rechne in Prozent um.
  4. Prüfe: unter 100 %.

Mit einem Bild erklärt

Gerätη
Glühlampe5 %
LED20 %
Wasserkocher90 %

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Eine Lampe nutzt 3 Wh von 60 Wh als Licht. Wie groß ist der Wirkungsgrad in Prozent?

Zeig mir den ersten Schritt

3 : 60 = 0,05.

Lösung ansehen

Lösung: 5

0,05 = 5 %.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Eine LED nutzt 2 Wh von 10 Wh. Wie groß ist der Wirkungsgrad in Prozent?

Zeig mir den ersten Schritt

2 : 10.

Lösung ansehen

Lösung: 20

0,2 = 20 %.

Tipp: Teile immer genutzte Energie durch zugeführte Energie. Umrechnen in Prozent: mal 100.

Merksatz: η = genutzte Energie : zugeführte Energie. Immer kleiner als 100 %. Mehr Wirkungsgrad heißt weniger Verlust.

Typischer Fehler: Oft werden die beiden Zahlen vertauscht. Der Wirkungsgrad kann nicht über 100 % liegen.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Ein Wasserkocher nutzt 900 Wh von 1000 Wh. Wie groß ist der Wirkungsgrad in Prozent?

Zeig mir den ersten Schritt

900 : 1000.

Lösung ansehen

Lösung: 90

0,9 = 90 %.

Frage 2 Welcher Wirkungsgrad ist physikalisch nicht möglich?
Lösung ansehen

Lösung: 120 %

Frage 3 Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet weniger Verlust.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 4 Wo bleibt die nicht genutzte Energie meist?
Lösung ansehen

Lösung: Als Wärme in der Umgebung

Geschafft

Der Wirkungsgrad zeigt, wie viel der zugeführten Energie nutzbar ist. Verluste entstehen als Wärme.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Strom im Haushalt: Energie und Kosten

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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