Volt, Watt, Ampere Rechner: Formeln und Umrechnung

Wie hängen Volt, Watt und Ampere zusammen?

Volt, Watt und Ampere hängen über die Formel Leistung = Spannung × Stromstärke zusammen. In Einheiten geschrieben: Watt = Volt × Ampere. Physiker schreiben dafür kurz P = U × I.

Ein Bild aus dem Alltag hilft. Stellen Sie sich einen Gartenschlauch vor. Die Spannung in Volt ist der Druck, mit dem das Wasser gedrückt wird. Die Stromstärke in Ampere ist die Menge Wasser, die je Sekunde fließt. Die Leistung in Watt ist das, was am Ende herauskommt: wie kräftig der Strahl ein Wasserrad antreibt. Viel Druck und viel Wasser ergeben viel Leistung.

Dass die Formel so einfach ist, liegt an der Festlegung der Einheiten. Im Internationalen Einheitensystem, das in Deutschland die Physikalisch-Technische Bundesanstalt betreut, ist das Volt als Watt je Ampere festgelegt. Ein Volt ist also die Spannung, bei der ein Strom von einem Ampere genau ein Watt leistet.

Wie berechnet man Watt aus Volt und Ampere?

Watt berechnet man, indem man Volt mit Ampere malnimmt. Ein Gerät, durch das an der Steckdose mit 230 Volt ein Strom von 10 Ampere fließt, hat eine Leistung von 2.300 Watt. Das sind 2,3 Kilowatt.

Dieselbe Stromstärke bedeutet bei anderer Spannung eine ganz andere Leistung. An einer Batterie mit 12 Volt, wie sie in Wohnmobilen üblich ist, sind 10 Ampere nur 120 Watt. Deshalb sagt eine Angabe in Ampere allein nichts über die Leistung aus. Die Spannung gehört immer dazu.

Wie rechnet man Watt in Ampere um?

Watt rechnet man in Ampere um, indem man die Leistung durch die Spannung teilt. Ein Heizlüfter mit 2.000 Watt zieht an der Steckdose mit 230 Volt rund 8,7 Ampere.

Diese Rechnung brauchen Sie, wenn Sie wissen wollen, ob eine Sicherung oder ein Kabel ausreicht. Sicherungen und Kabel werden nach dem Strom ausgelegt, auf Geräten steht aber meist nur die Leistung in Watt.

Bei niedriger Spannung werden die Ströme schnell groß. Ein Wasserkocher mit 1.500 Watt braucht an 230 Volt gut 6,5 Ampere. Soll dieselbe Leistung aus einer 12-Volt-Batterie kommen, fließen 125 Ampere. Dafür sind sehr dicke Kabel nötig.

Wie berechnet man Volt aus Watt und Ampere?

Volt berechnet man, indem man die Leistung durch die Stromstärke teilt. Liefert ein Solarmodul 400 Watt bei 10 Ampere, liegt an seinen Anschlüssen eine Spannung von 40 Volt an.

Im Haushalt kommt diese Rechnung selten vor, weil die Spannung an der Steckdose feststeht. Nützlich ist sie bei Batterien, Netzteilen und in der Solartechnik. Dort werden mehrere Module hintereinander geschaltet, und ihre Spannungen addieren sich. Mehr dazu im Beitrag zur Reihenschaltung.

Warum zählt die Spannung so viel?

Die Spannung zählt so viel, weil sie bestimmt, wie viel Leistung ein Ampere überträgt. Je höher die Spannung, desto weniger Strom ist für dieselbe Leistung nötig. Weniger Strom heißt dünnere Kabel und weniger Verlust in der Leitung.

Das erklärt, warum Wohnmobile und kleine Solaranlagen mit 12 Volt so dicke Kabel brauchen und warum größere Batteriesysteme mit 48 Volt arbeiten. Welcher Querschnitt für welchen Strom nötig ist, berechnet der Kabelstärke-Rechner.

Dasselbe Prinzip gilt im großen Maßstab. Nach Angaben des Bundeswirtschaftsministeriums arbeitet das Übertragungsnetz in Deutschland mit 220 oder 380 Kilovolt, um Strom möglichst verlustarm über weite Strecken zu bringen. Erst kurz vor dem Haus wird auf die Niederspannung von 230 oder 400 Volt heruntergesetzt.

Wie rechnet man bei Drehstrom mit 400 Volt?

Bei Drehstrom kommt zur Formel der Faktor 1,73 hinzu: Watt = 1,73 × Volt × Ampere × Leistungsfaktor. Drehstrom, auch Starkstrom genannt, nutzt drei Leiter statt einem. Zwischen zwei dieser Leiter liegen 400 Volt, zwischen einem Leiter und dem Neutralleiter 230 Volt.

Die 1,73 sind die gerundete Wurzel aus 3. Sie ergibt sich daraus, dass drei Leiter zeitlich versetzt Strom führen. Am Herd, an der Wallbox und an großen Wärmepumpen wird so gerechnet.

Den Rechner oben können Sie für Drehstrom behelfsweise nutzen: Tragen Sie 400 Volt und den Strom ein und nehmen Sie das Ergebnis mit 1,73 mal.

Was ist der Leistungsfaktor?

Der Leistungsfaktor gibt an, welcher Teil von Volt mal Ampere bei Wechselstrom tatsächlich als nutzbare Leistung ankommt. Er wird als cos φ geschrieben, gesprochen Kosinus Phi, und liegt zwischen 0 und 1.

Bei Gleichstrom gibt es ihn nicht, dort gilt die einfache Formel immer. Bei Wechselstrom schwingen Spannung und Strom hin und her. Laufen beide im Gleichtakt, ist der Leistungsfaktor 1. Das ist bei Geräten der Fall, die nur Wärme erzeugen, etwa Heizlüfter, Wasserkocher oder Herdplatte.

Geräte mit Motor oder Netzteil bringen Strom und Spannung aus dem Takt. Dann fließt etwas mehr Strom, als die Leistung in Watt erwarten lässt. Das Produkt aus Volt und Ampere heißt in diesem Fall Scheinleistung und wird in Voltampere (VA) angegeben, die nutzbare Leistung in Watt heißt Wirkleistung.

Wofür brauchen Sie die Rechnung im Alltag?

Im Alltag brauchen Sie die Rechnung vor allem für drei Fragen: Hält die Sicherung, was leistet mein Solarmodul, und was kostet der Betrieb eines Geräts.

Hält die Sicherung?

Auf jedem Sicherungsautomaten steht, bei wie viel Ampere er abschaltet, zum Beispiel B16 für 16 Ampere. Zählen Sie die Wattzahlen aller Geräte zusammen, die an diesem Stromkreis gleichzeitig laufen, und teilen Sie durch 230. Liegt das Ergebnis über dem Wert der Sicherung, löst sie aus.

Ein Beispiel: Heizlüfter mit 2.000 Watt und Wasserkocher mit 2.200 Watt ergeben zusammen 4.200 Watt. Geteilt durch 230 Volt sind das gut 18 Ampere. Eine Sicherung mit 16 Ampere schaltet dann ab. Rein rechnerisch trägt ein solcher Stromkreis 3.680 Watt.

Was leistet ein Solarmodul?

Auf dem Datenblatt eines Solarmoduls stehen Spannung und Strom im Arbeitspunkt, abgekürzt Vmpp und Impp. Miteinander malgenommen ergeben sie die Nennleistung: 40 Volt mal 10 Ampere sind 400 Watt. Daneben stehen zwei Grenzwerte, die Leerlaufspannung und der Kurzschlussstrom. Sie sind für die Auslegung des Wechselrichters wichtig.

Was kostet der Betrieb eines Geräts?

Aus Watt wird Verbrauch, wenn die Zeit dazukommt. Ein Gerät mit 2.000 Watt, das drei Stunden läuft, verbraucht 6 Kilowattstunden (2 Kilowatt mal 3 Stunden). Diese Zahl mal Ihrem Strompreis ergibt die Kosten. Den Unterschied zwischen Leistung und Verbrauch erklärt der Beitrag zur Kilowattstunde, die Kosten rechnet der Stromkostenrechner aus.

Häufige Fragen zu Volt, Watt und Ampere

Fazit

Eine Formel genügt: Watt = Volt × Ampere. Mit ihr rechnen Sie jede der drei Größen aus den beiden anderen aus, ob für die Steckdose, die Batterie im Wohnmobil oder das Solarmodul auf dem Dach.

Für den Überschlag reicht der Rechner. Geht es um Leitungen, Sicherungen oder den Anschluss einer Anlage, rechnet die Elektrofachkraft mit Leistungsfaktor und Reserven nach. Welche Solaranlage zu Ihrem Dach passt, zeigt der Photovoltaik-Konfigurator.

Quellen und Methodik

Die Festlegung der Einheiten Watt und Volt stammt aus der Darstellung des Internationalen Einheitensystems der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, die Spannungen im deutschen Stromnetz vom Bundeswirtschaftsministerium. Alle Rechenbeispiele und Tabellen sind eigene Rechnungen mit den genannten Formeln, für Wechselstrom mit einem Leistungsfaktor von 1. Die Formel für Drehstrom ist die übliche Lehrbuchformel mit der Wurzel aus 3.

1. Physikalisch-Technische Bundesanstalt: Das Internationale Einheitensystem (SI) - Festlegung von Watt (Joule je Sekunde) und Volt (Watt je Ampere)
2. Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Das deutsche Stromnetz - Spannungsebenen von der Höchstspannung bis zur Niederspannung