Typische Fehler

So wird oft gerechnet: Eine Leitung mit R = 5 Ω überträgt 50 kW bei U = 10 kV. Gerechnet wird P_V = U²/R = (10 000 V)²/5 Ω = 20 MW.

Richtig ist: Erst die Stromstärke bestimmen: I = P/U = 50 kW / 10 kV = 5 A, dann P_V = R·I² = 5 Ω·(5 A)² = 125 W.

In P = U²/R steht die Spannung über dem Bauteil. Für die Leitung gilt immer P_V = R·I².

So wird oft gerechnet: „380 kV statt 230 V — also fließt viel mehr Strom.“

Richtig ist: Bei gleicher Leistung gilt I = P/U: 100 kW ergeben bei 230 V rund 435 A, bei 20 kV nur 5 A. Hohe Spannung bedeutet kleine Stromstärke.

Hochspannung wird gerade deshalb benutzt, weil dann wenig Strom fließt und P_V = R·I² klein bleibt.

So wird oft gerechnet: „Die Steckdose hat 230 V, also ist der höchste Wert der Wechselspannung 230 V.“

Richtig ist: 230 V ist der Effektivwert. Der Scheitelwert beträgt Û = 230 V·√2 ≈ 325 V.

Û = U_eff·√2. Angegeben wird immer der Effektivwert, gemessen am Oszilloskop der Scheitelwert.

So wird oft gerechnet: Ein Trafo mit n₁ = 1000 und n₂ = 100 wird an 12 V Gleichspannung gelegt: „U₂ = 12 V·100/1000 = 1,2 V“.

Richtig ist: U₂ = 0 V. Nur ein sich änderndes Magnetfeld induziert eine Spannung; bei Gleichspannung entsteht lediglich beim Ein- und Ausschalten ein kurzer Spannungsstoß.

Kein Wechsel, keine Induktion: Der Transformator braucht Wechselspannung.

So wird oft gerechnet: „U₁ = 230 V, I₁ = 2 A, hochtransformiert auf U₂ = 2300 V — also P₂ = 2300 V·2 A = 4600 W.“

Richtig ist: Die Stromstärke sinkt im gleichen Verhältnis: I₂ = 0,2 A. Damit ist P₂ = 2300 V·0,2 A = 460 W = P₁.

Der Trafo tauscht Spannung gegen Stromstärke — Leistung entsteht dabei keine.

So wird oft gerechnet: Bei U = 0,8 V fließen I = 20 mA: „Die Diode hat R = U/I = 40 Ω.“ Damit wird dann weitergerechnet.

Richtig ist: Bei U = 0,75 V fließen nur noch etwa 5 mA, also R ≈ 150 Ω. Der Quotient U/I ist bei der Diode nicht konstant.

Die Diode ist kein ohmscher Widerstand: Ihre Kennlinie ist keine Gerade, R = U/I gilt nur für einen einzigen Punkt.

So wird oft gerechnet: Reihenschaltung aus Diode und R = 220 Ω an U = 5 V: „I = 5 V / 220 Ω = 22,7 mA.“

Richtig ist: An der Diode fallen 0,7 V ab: I = (5 V − 0,7 V)/220 Ω = 4,3 V/220 Ω ≈ 19,5 mA.

Erst 0,7 V für die Siliziumdiode abziehen, dann das ohmsche Gesetz anwenden.

So wird oft gerechnet: Trafo 12 V (Effektivwert), Brückengleichrichter: „Û = 17,0 V, minus 0,7 V ergibt 16,3 V.“

Richtig ist: Im Brückengleichrichter leiten immer zwei Dioden in Reihe: 17,0 V − 2·0,7 V = 17,0 V − 1,4 V ≈ 15,6 V.

Brücke = zwei leitende Dioden pro Halbwelle, also 1,4 V Verlust; Einweggleichrichtung = 0,7 V.

So wird oft gerechnet: „f = 50 Hz heißt: Der Strom wechselt 50-mal pro Sekunde die Richtung.“

Richtig ist: 50 Hz bedeutet 50 volle Perioden pro Sekunde. Jede Periode enthält zwei Richtungswechsel, also 100 Richtungswechsel pro Sekunde; die Periodendauer ist T = 1/f = 20 ms.

50 Perioden, aber 100 Richtungswechsel je Sekunde — T = 20 ms.

So wird oft gerechnet: „Der Kondensator im Netzteil füllt die Lücken auf und liefert die fehlende Energie dazu.“

Richtig ist: Der Kondensator speichert nur Energie, die der Transformator vorher geliefert hat, und gibt sie in den 10 ms bis zum nächsten Ladepuls wieder ab. Die Ausgangsspannung sinkt dabei, sie steigt nie über Û.

Der Kondensator überbrückt, er erzeugt nicht.

So wird oft gerechnet: Ein Motor nimmt 500 J auf und gibt 450 J als Bewegungsenergie ab: „η = 500 J/450 J ≈ 1,11, also 111 %.“

Richtig ist: η = E_nutz/E_zu = 450 J/500 J = 0,9, also 90 %. Die fehlenden 50 J werden zu Wärme.

Nutzen durch Aufwand — und das Ergebnis ist nie größer als 1.

So wird oft gerechnet: Ein Heizlüfter mit P = 2 kW läuft 3 h: „E = 2 kW·3 h = 6 kW.“ Außerdem werden 500 mA als 500 A und 20 kV als 20 V weitergerechnet.

Richtig ist: E = P·t = 2 kW·3 h = 6 kWh; bei 0,35 €/kWh sind das 2,10 €. Und: 500 mA = 0,5 A, 20 kV = 20 000 V.

kW ist Leistung, kWh ist Energie. Vor dem Einsetzen alles in A und V umrechnen: 1 mA = 0,001 A, 1 kV = 1000 V.