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Tuesday, 18. April 200612 Volt In Da House! Als ich mich kuerzlich durch den Kabeldschungel unter meinem Schreibtisch gekaempft habe ist mir aufgefallen, dass einiges an Platz von einer Geraeteklasse weggenommen wird die in n-Facher Instanz auftritt: 12 Volt Netzteile. Daraufhin habe ich mir mal die weiteren Elektrogeraete angesehen, die bei uns in der Wohnung ihren Dienst versehen. Und auch hier, ein Grossteil der Unterhaltungselektronik sowie weite Teile der Beleuchtung geben sich mit 12 Volt Gleichstrom zufrieden, werden aber alle mit 220 Volt Wechselstrom betrieben. Es gibt zwar einige Ausnahmen, wie den Elektroherd aber selbst der Flipper lebt mit einem massigen Netzteil im Bauch. Was spricht also dagegen ein 12 Volt Netz neben dem 220 Volt Steckdosen im Haus zu installieren?Wahrscheinlich der selbe Grund, der die Energieversorger davon abhaelt 220 Volt auf die Ueberlandleitungen zu legen. Vielleicht hilft mir ja mein physikalisches Halbwissen. Nehmen wir mal Beleuchtung als Beispiel. Gehen wir von Halogenlampen mit einer Leistung von 3 mal 15 Watt also 45 Watt aus. Das Ganze bei 12V: Strom(I)=Leistung(W)/Spannung(U) → 45W/12V=3,75A Es fliessen also 3,75 Ampere durch die Lampe um bei 12 Volt 45 Watt Leistung abzuliefern. Nachher brauchen wir auch den Widerstand, nehmen wir den also auch gleich mit. Widerstand(R)=Spannung(U)/Strom(I) → 12V/3,75A=3,2Ω das ist nicht viel. Dabei handelt es sich aber auch um eine ideale Lampe. Schauen wir nun mal auf 220 Volt, gleiche Leistung: 45W/220V=0,2045A Suess! 220V/0,2045A=1075,79Ω Hui! Und da sage einer Widerstand sei zwecklos. Aber wieso hat die Lampe jetzt auf einmal den 300-fachen Widerstand? Das ist der Tra(ns)fo(rmator), der die 200 auf 12 Volt herunterregelt. Kommen wir nun zum Eingemachten, naemlich dem realen Modell. Im Haus gibt es auch Leitungen und die haben einen Eigenwiderstand. Ein Meter Kupferkabel mit 1mm2 Querschnitt hat etwa 0,018Ω Widerstand. Nehmen wir ruhig mal dickere Kabel, dann kommen wir auf 0,012Ω pro Meter. Bei 10 Metern zum Zaehler hat unsere Leitung also 2*10*0,012=0,24Ω. Rechnen wir nun die Leitung mit in unser Modell ein kommt bei 12 Volt also folgendes: U/R=I → 12V/(3,2+0,24)Ω=3,49A und U*I=W → 12V*3,49A=41,88W Huch, da fehlen ja ueber 3 Watt. Klar, die stecken in der Leitung fest und waermen die Wand anstelle die Lampe zum Leuchten zu bringen. Und bei 220V? 220V/(1075,79+0,24)Ω=0,2045A und 220V*0,2045A=44,99W Also haben wir in diesem Fall weniger als 0,01W Verlust, die Wand bleibt kalt und die Lampe hell. Abschliessend muss ich feststellen, dass 12 V im Haus vielleicht doch keine so tolle Idee sind. Aber wenigstens unter meinem Schreibtisch waere mir ein grosses Netzteil lieber als zehn kleine. Und damit sind wir auch am Ende unserer kleinen Physikstunde - ich sollte des Nachts wirklich keinen Tee mit Rum trinken und Blogeintraege schreiben. |
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Sorry - Alter Post aber ich an
tworte trotzdem.
Es sind durc
haus noch mehr Mitglieder musi
kalisch aktiv. Jürgen Le [...]
Sat, 16.05.2015 21:09
Hey there SvOlli. Greetings fr
om the USA!
I am a EEE PC owne
r...I currently have a EEE PC
701SD, and I just bought [...]
Thu, 19.03.2015 14:08
Lieber Sven Oliver,
ich habe
über eine Freundin von dem "An
adigiding" gehört. Es klang se
hr sehr spannend, gerade [...]
Mon, 25.08.2014 11:16
Hallo Susann, aber den Link zu
Toiletten Deckeln habe ich en
tfernt, wie im Kommentarformul
ar angekündigt.
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Kommentare
Fazit: Zur Verringerung der Stromverluste auf den Überlandleitungen bzw. zum Einsatz von günstigem Eisen anstelle von Kupfer wird einfach die Spannung hochgedreht. Dafür sollten nach der damaligen Rechnung aber dennoch rund drei AKW in D zum "Leitungswärmen" dienen.
Und mich stören die x Mininetzteile in der Ecke auch langsam....
Meine Erinnerungen an den Physikunterricht sagen mir etwas von R=const. (Ohmsches Gesetz). Daher musst Du für Dein Gedankenexperiment 2 verschiedene Lampen verwenden: eine für 12V und eine für 220V.
Die 12V-Lampe an 220V angeschlossen hat nämlich nicht einen höheren Widerstand, sondern müsste bei 220V mehr Leistung abgeben, nämlich (220V/12V=) 18 mal so viel wie üblich, was die meisten 12V-Lampen nicht vertragen und sie dahinschmelzen lässt ...
Dann hat mich noch die Differenz zwischen den 45W und den 41,88W im 12V-Fall beschäftigt: Diese 3,12W stecken nicht in der Wand, sondern sie werden als Leistung wegen des höheren Gesamtwiderstands erst gar nicht erbracht. (Im Zweifel denke man mal an den Fall eines unendlichen Widerstands => 0A => 0W)
Gemäß dem Gesetz zum Spannungsabfall an in Reihe geschalteten Widerständen (U1 : U2 : ... Un = R1 : R2 : ... Rn) ergibt sich, dass an der Lampe 3,2/(3,2+0,24)*12V = 11,16V abfallen und auf der Leitung 0,84V. Somit bleiben noch 11,16V*3,49A=38,95W für die Lampe und 2,93W für die Leitung.
Wenn man eine Lampe geringerer Leistung (etwa 1W @ 12V) an 10m Länge betreiben würde, sähe die Sache übrigens viel effizienter aus (weil der Widerstand einer 1W-Lampe viel höher ist und deswegen relativ wenig Spannung an der Leitung abfallen kann)!
Meine Bitte: Hört bitte auf, vom 220 Volt Netz zu sprechen, seit der Europäisierung des Stromnetzes 1987 haben wir ein 230 Volt Netz! Das ist jetzt (2014) 27 Jahre her!