Watt - Definition von Watt – der Einheit für Leistung

Zu den abgeleiteten Einheiten im Internationalen Einheitensystem (SI) gehört das Watt, die Einheit für Leistung. Die Definition von Watt lautet, dass ein Watt gleich der Leistung ist, während der die Energie von einem Joule innerhalb von einer Sekunde umgesetzt wird.1 Das Einheitenzeichen für das Watt ist W. Die Einheit wurde nach dem schottischen Erfinder James Watt (1736 – 1819) benannt. Weil die Leistung die Änderung der Energie beziehungsweise der Arbeit pro Zeitintervall angibt, kann ein Watt als ein Joule pro Sekunde abgebildet werden. Das Watt kann mit SI-Präfixen kombiniert werden, um Vielfache der Einheit darzustellen, beispielsweise sind 1000 Watt gleich 1 Kilowatt (kW).2 Abgeleitete Einheiten wie das Watt sind auch Volt, Farad und Ohm, während das Ampere (A) zu den Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems gehört.3 Ebenfalls zu den Basiseinheiten gehören Kilogramm, Meter und Sekunde, aus diesen lässt sich das Watt ableiten:

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Die Einheit Watt wurde 1882 von der British Science Association vorgeschlagen und 1889 als Einheit für die Leistung anerkannt. Davor war die Einheit Ampere.volt gebräuchlich, die allerdings keinen so deutlichen Bezug zur Mechanik hatte. Von der neunten Generalkonferenz für Maß und Gewicht wurde die Einheit Watt dann 1948 nochmals definiert, ins Internationale Einheitensystem wurde sie schließlich 1960 aufgenommen. Aus der Basisformel lassen sich weitere Gleichungen ableiten, so lautet zum Beispiel die Formel mit der Einheit Joule (J):

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Bezüglich der elektrischen Stromstärke, die mit Ampere angegeben wird, ist ein Watt gleich der Leistung, die bei einer elektrischen Spannung von einem Volt (V) an einem rein ohmschen Widerstand einen elektrischen Strom von einem Ampere fließen lässt:

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Dabei ist zu beachten, dass die unterschiedlichen Leistungsarten nicht immer direkt ineinander überführbar sind. Vielfache des Watts können ebenso wie Teilmengen mit einem SI-Präfix angegeben werden. Gebräuchlich sind neben dem oben bereits erwähntem Kilowatt die Bezeichnungen Milliwatt (mW), Megawatt (MW), Gigawatt (GW), Terawatt (TW) und Petawatt (PW). In der Elektrotechnik wird mit Watt die Wirkleistung angegeben, während die elektrische Blindleistung mit der Einheit Var und die elektrische Scheinleistung mit Voltampere bemessen wird.4

Die Einheit für Leistung

Mit der Einheit für Leistung Watt wird in der Elektrotechnik angegeben, wie viel elektrische Energie innerhalb eines bestimmten Zeitraums in Licht und Wärme umgewandelt wird. Beispielsweise entspricht die Angabe 60 Watt bei einer Glühlampe bei gleichbleibender Leistung einer Umwandlung von 60 Wattstunden (Wh) beziehungsweise 0,06 Kilowattstunden (kWh) innerhalb einer Stunde in Licht und Wärme. Die elektrische Leistung zu einem Zeitpunkt t wird Momentanleistung und auch Augenblicksleistung genannt. Berechnet wird diese mit der folgenden Formel:

P(t) = U(t) · I(t)

Die elektrische Leistung zum Zeitpunkt t wird in Watt bemessen, die elektrische Spannung zum Zeitpunkt t in Volt und die elektrische Stromstärke zum Zeitpunkt t in Ampere. Kilowatt und Kilowattstunde sind zwei unterschiedliche Einheiten. Die Einheit für Leistung ist das Watt, dementsprechend bezieht sich auch das Vielfache Kilowatt auf die Leistung. Kilowatt und Watt sind somit Maßeinheiten für die Wirkleistung des elektrischen Stroms, der von Geräten aufgenommen wird. Die maximale Leistungsaufnahme muss von Geräteherstellern angegeben werden, sie entspricht aber nicht unbedingt der Leistungsabgabe. Diese ist nämlich vom Wirkungsgrad abhängig. Bei der Umwandlung von elektrischer Energie in andere Energieformen treten sogenannte Energieverluste auf, dabei kann es sich um einen Wärmeverlust, um einen mechanischen Verlust und andere Arten handeln. Die Energieverluste vermindern die tatsächlich abgegebene Leistung. Die Herstellerangabe in Watt muss außerdem keine Dauerleistung sein, sie kann sich auf eine Kurzbetriebszeit oder nur auf bestimmte Vorgänge beziehen. Ein Beispiel dafür sind Backöfen, bei denen sich die Watt-Angabe auf das ungeregelte Schnellaufheizen beziehen kann, während die Leistung beim Dauerheizen geringer ausfällt. Während das Watt die Einheit für Leistung ist, ist die Kilowattstunde eine Energieeinheit und gleichzeitig ein Vielfaches von der Wattstunde. Die Wattstunde ist eine Maßeinheit der Arbeit, sie entspricht der Energie, die Geräte mit einer Leistung von einem Watt in einer Stunde aufnehmen beziehungsweise abgeben.6

Lichtstärke und Watt

Die Einheit für Leistung Watt ist auf allen Glühbirnen und LED-Lampen angegeben, sie bezieht sich allerdings nicht direkt auf die Lichtintensität. Gerade bei Glühbirnen wird ein nicht unerheblicher Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Die Lichtstärke ist durch die Einheit Candela bestimmt. Candela gibt die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung ausgehend von einer Strahlungsquelle an. Die Definition von Candela besagt, dass diese Lichtquelle eine einfarbige Strahlung der Frequenz 540 · 1012 Hertz aussendet, deren Strahlungsstärke in dieser Richtung ein 683-tel Watt pro Steradiant beträgt.7

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