Ratgeber / Physik

Den Wirkungsgrad berechnen und beurteilen

Eine Lampe soll leuchten, wird aber auch warm. Nur ein Teil der Energie, die ein Gerät aufnimmt, kommt so an, wie du es willst. Dieser Anteil heißt Wirkungsgrad und wird meist in Prozent angegeben.

Wozu du das brauchst

Eine LED gibt von 10 Joule etwa 3 Joule als Licht ab, eine Glühlampe nur 0,5 Joule. So siehst du, dass die LED viel weniger Energie verschwendet.

Merke

Teile die nutzbare Energie durch die zugeführte Energie. Mal 100 genommen, ist das der Wirkungsgrad in Prozent. Beispiel: Ein Elektromotor nimmt 200 Joule auf und gibt 150 Joule als Bewegungsenergie ab, also $150 : 200 = 0{,}75$ , das sind 75 Prozent. Über 100 Prozent kann ein Wirkungsgrad nie liegen.

Ein Beispiel Schritt für Schritt

Berechne den Wirkungsgrad in Prozent. Teile dazu die nutzbare durch die zugeführte Energie.

Eine Solarzelle nimmt 1500 J Licht auf und gibt davon 300 J als elektrische Energie ab.

Nutzbar sind $300\,\text{J}$ von $1500\,\text{J}$ .
Der Wirkungsgrad ist dieser Anteil in Prozent: $\frac{300}{1500} \cdot 100\,\%$
$\frac{300}{1500} \cdot 100\,\% = 20\,\%$ . Der Rest, also $80\,\%$ , geht meist als Wärme verloren.

Typische Denkfehler

Diese Denkfehler erkennt die App bei der Aufgabe oben — und so erklärt sie sie.

Ein typischer Fehler

Den Bruch umdrehen und 200 durch 150 teilen: das ergibt über 130 Prozent. Kein Gerät gibt mehr Energie ab, als es bekommt, also teilst du immer die nutzbare durch die zugeführte Energie.

Den Bruch umgekehrt gebildet

Über 100 % kann ein Wirkungsgrad nicht liegen — eine Solarzelle gäbe dann mehr Energie ab, als sie aufnimmt. Geteilt wird die nutzbare durch die zugeführte Energie, nicht umgekehrt. Schon das Ergebnis verrät den Fehler, bevor man nachrechnet.

Den Verlust statt des Nutzens berechnet

$80\,\%$ ist der Anteil, der verloren geht — meist als Wärme. Gefragt ist der Anteil, der ankommt. Beide zusammen ergeben immer $100\,\%$ .