Elektrische Arbeit

Vermittler der elektrischen Arbeit: Elektrisches Feld

Elektrische Energie wird im elektromagnetischen Feld mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen transportiert. Die Richtung und Intensität dieses Energietransport wird durch den Poynting-Vektor beschrieben. Eigentlich müssten wir immer von elektrischer Arbeit sprechen, da es sich um Energie handelt, die die Hand wechselt: Ein System gibt Arbeit ab und ein anderes System erhält diese Arbeit.

Elektrische Arbeit oder elektrische Energie?

In gewissen Fällen wird die erhaltene elektrische Arbeit gespeichert, so dass sie am gleichen Ort verbleibt und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden kann, z.B. in einem Kondensator. Hier spricht man von elektrischer Energie. Kondensatoren können beim Aufladevorgang die erhaltene elektrische Arbeit in ihrem elektrischen Feld speichern und diese gespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt schnell abgeben.

Elektrische Arbeit in der Elektrostatik

In der Elektrostatik kann die elektrische Ladung \(Q\) von einem Punkt zu einem anderen verschoben werden, über welchen die elektrische Spannung \(U\) herrscht. Wenn dabei die Spannung zunimmt, hat die Ladung nach der Verschiebung mehr potenzielle Energie als vorher:

\[ W=Q \cdot U \]

Dabei erinnern wir uns daran, dass die elektrische Spannung \(U\) definiert ist als “Energie pro Ladung”.

Elektrische Arbeit als elektrische Leistung über Zeit

Mit der elektrischen Spannung \(U\) und dem elektrischen Strom \(I\) lässt sich die verrichtete elektrische Arbeit pro Zeit berechnen, auch bekannt als elektrische Leistung \(P\) :

\[ P = U \cdot I \]

Dabei ist die elektrische Leistung die Menge an elektrischer Arbeit \(W=\Delta E\), die in der Zeit \(\Delta t\) verrichtet worden ist:

\[ P = \frac{\Delta E}{\Delta t} = \frac{W}{\Delta t} \]