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Leistung elektrischer Geräte — das Typenschild lesen

Zwei Zahlen auf einem Blechschild verraten, wie viel Energie ein Gerät pro Sekunde braucht.

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Wasserkocher in der Schulküche

AFB I–II

Auf dem Typenschild eines Wasserkochers steht: 230 V ~ · 50 Hz · 2200 W. Für eine Kanne Tee läuft er 3,0 Minuten.

  1. Lesen Sie Betriebsspannung und Nennleistung vom Typenschild ab.
  2. Berechnen Sie die in den 3,0 Minuten umgesetzte Energie.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Jede Zahl auf dem Schild gehört zu einer Einheit: V, Hz, W.Ablesen heißt: Wert mit Einheit nennen, nicht erklären.
Hinweis zu Aufgabe b)
\( P = \tfrac{E}{t} \) nach \( E \) umstellen. Zeit vorher in Sekunden umrechnen.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

\( U = 230\ \mathrm{V} \), \( P = 2200\ \mathrm{W} \) (Netzfrequenz 50 Hz).

Der Wasserkocher wird an 230 V betrieben und nimmt dabei 2200 W auf.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

\( t = 3{,}0\ \mathrm{min} = 180\ \mathrm{s} \)

\( E = P \cdot t = 2200\ \mathrm{W} \cdot 180\ \mathrm{s} = 396\,000\ \mathrm{J} = 396\ \mathrm{kJ} \)

Das sind \( 396\ \mathrm{kJ} : 3600\ \mathrm{kJ/kWh} = 0{,}11\ \mathrm{kWh} \).

In 3,0 Minuten setzt der Wasserkocher 396 kJ (= 0,11 kWh) um.

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Zwei Geräte an einer Steckdosenleiste

AFB II–III

Ein Haarföhn trägt das Typenschild 230 V ~ · 1800 W, der Wasserkocher aus Aufgabe 1 230 V ~ · 2200 W. Beide hängen an derselben Steckdosenleiste. Der Stromkreis des Zimmers ist mit 16 A abgesichert.

  1. Beschreiben Sie, was die Angaben „230 V“ und „1800 W“ auf dem Typenschild des Föhns bedeuten.
  2. Ermitteln Sie die Stromstärke, die der Föhn im Betrieb aufnimmt.
  3. Beurteilen Sie, ob beide Geräte gleichzeitig betrieben werden können.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Die Werte sind keine Messwerte, sondern Angaben für den bestimmungsgemäßen Betrieb.
Hinweis zu Aufgabe b)
\( P = U \cdot I \) nach \( I \) umstellen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Vergleichen Sie die Gesamtstromstärke mit dem Wert der Sicherung. Kriterium: Auslösen ja oder nein.Beurteilen verlangt ein klares Urteil mit Zahlenbeleg.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

230 V ist die Spannung, für die der Föhn gebaut ist (Haushaltsnetz). 1800 W ist die Leistung, die er bei dieser Spannung aufnimmt, also die Energie je Sekunde: 1800 J in jeder Sekunde.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

\( I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{1800\ \mathrm{W}}{230\ \mathrm{V}} = 7{,}8\ \mathrm{A} \)

Der Föhn nimmt rund 7,8 A auf.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

\( P_{\text{ges}} = 1800\ \mathrm{W} + 2200\ \mathrm{W} = 4000\ \mathrm{W} \)

\( I_{\text{ges}} = \dfrac{4000\ \mathrm{W}}{230\ \mathrm{V}} = 17{,}4\ \mathrm{A} \)

17,4 A > 16 A: Die Sicherung löst aus. Beide Geräte dürfen nicht gleichzeitig an diesem Stromkreis laufen; der Wasserkocher ist zuerst fertig, also nacheinander betreiben.