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Elektrische Energie nutzen

Elektrische Energie nutzen

Veröffentlicht am 09.10.2022

Am Fluss treibt das von der Schwerkraft angetriebene Wasser z. B. Mühlräder an, oder Wasserkraftwerke, die elektrische Energie erzeugen. Nach dem Energieerhaltungssatz geht nichts verloren, es wird nur eine Energieform in eine andere umgewandelt.

Widerstand und Spannungsabfall

Der bekannteste elektrische Verbraucher ist die Lampe. Sie setzt dem Strom einen Widerstand entgegen, der von der Spannung überwunden werden muss. Das geht nicht ohne Verlust elektrischer Energie vonstatten, und dieser Verlust zeigt sich in Licht und Wärme, die die Lampe ausstrahlt.

Was da umgewandelt oder landläufig verbraucht wird, ist allerdings nicht der elektrische Strom, sondern das elektrische Potential, die Spannung. Korrekt formuliert, verbraucht sich der Potentialunterschied.

Je höher die Spannung, desto mehr Energie – was zur Folge hat, dass sehr viel Spannung gefährlich sein kann. Ab ca. 40 Volt kann ein Stromschlag gesundheitliche Auswirkungen haben.

Die Spannung übt den Druck aus, der die Elektronen durch die Leiter strömen lässt. Je höher dieser Druck, umso kräftiger der Stromfluss, die Stromstärke.

Das geht aber nicht unbegrenzt, denn die Leitfähigkeit des leitenden Mediums ist unterschiedlich. Je mehr Widerstand den Elektronen entgegengesetzt wird, desto geringer ist der Stromfluss.

Die elektrischen Kennwerte Strom, Spannung und Widerstand sind elementar für die Arbeit mit elektrischer Energie.

Die Grundlagen dafür liefert das Ohmsche Gesetz.

Fürs erste Verstehen reicht die Erkenntnis, dass wir über die verwendete Energie wie auch die Verbraucher anhand von typischen Daten Bescheid wissen müssen und in der Lage sind, diese Daten in Bezug zueinander zu setzen.

Wer »verbraucht« wieviel?

Die Betriebsspannungen für Modellbahnen streuen stark. Kleinere Baugrößen haben geringere Werte als große. 

Betriebsspannungen auf der Modellbahn

Die elektrischen Größen

System

Spannung Typ

Symbol

Einheit

Gartenbahnen

20 V

Spannung

U Volt (V)

Baugröße I

16 V

Stromstärke

I Ampere (A)

Baugrößen H0, TT, N

14 V

Widerstand

R Ohm (Ω)

Miniclub

8 V

Leistung

N Watt (W)

Faller car system

2,4 V

Kapazität

C Farad (F)

Leistung erbringen und verbrauchen

Die Leistung ist der vierte wesentliche Wert, den wir in der Elektrotechnik beachten müssen: einerseits als Eingangsleistung, die bei der Modellbahn der Trafo zur Verfügung steht, andererseits als Summe der Bedarfe, die wir von so einem Trafo bedienen lassen. Ist der Leistungsbedarf zu hoch, können nicht alle Verbraucher ausreichend bedient werden: Lampen glimmen nur, Weichen schalten nicht, Züge bleiben stehen.

Stromhungrige Verbraucher machen uns Modellbahnern von jeher zu schaffen. Auf weiteren Seiten gibt es Tipps, wie wir uns dagegen wappnen, dass der Trafo schlappmacht.

Vor allem fällt auf, dass Magnetartikel wie Motoren und Weichenantriebe einen weit höheren Stromfluss erfordern als die Beleuchtung.

Anschlusswerte von Modellbahnartikeln

Stromstärke [mA]

Gerät

Lokmotor

100 … 1000

Innenbeleuchtung pro Waggon (Lampen)

50 … 100

Innenbeleuchtung pro Waggon (LED)

40

Stirnbeleuchtung (Lampen)

50 … 100

Stirnbeleuchtung (LED)

20

Magnetspulenantrieb (Weichen, Formsignale, Entkuppler, Relais)

600 … 2500

DIL-Relais

15 … 40

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