Hinweis: im Textsatz werden Einheiten immer aufrecht geschrieben, Variablen kursiv.
... sind physikalische Größen, die durch einen Betrag und eine Richtung beschrieben werden. Der Betrag wird durch einen Zahlenwert und eine Einheit beschrieben.
Der Zahlenwert des Betrags ist immer positiv.
Beispiele:
| Basisgröße | Größensymbol | Dimensionssymbol | Einheit | Einheitenzeichen |
|---|---|---|---|---|
| Zeit | Sekunde | s | ||
| Länge | Meter | m | ||
| Masse | Kilogramm | kg | ||
| Elektrische Stromstärke | Ampere | A | ||
| Thermodynamische Temperatur | Kelvin | K | ||
| Stoffmenge | Mol | mol | ||
| Lichtstärke | Candela | cd |
Seit 2019 ist jede Basiseinheit über exakt festgelegte Naturkonstanten definiert – kein Urmeter, kein Urkilogramm mehr:
| Konstante | Beschreibung | Exakter Wert | Einheit |
|---|---|---|---|
| Strahlung des Caesium-Atoms | 9 192 631 770 | Hz | |
| Lichtgeschwindigkeit | 299 792 458 | m/s | |
| Planck-Konstante | 6,62607015 × 10−34 | J·s | |
| Elementarladung | 1,602176634 × 10−19 | C | |
| Boltzmann-Konstante | 1,380649 × 10−23 | J/K | |
| Avogadro-Konstante | 6,02214076 × 1023 | mol⁻¹ | |
| Photometrisches Strahlungsäquivalent | 683 | lm/W |
Von den Basisgrößen lassen sich durch mathematische Operationen abgeleitete Einheiten bilden.
Beispiele für abgeleitete Einheiten:
Kraft:
Energie/Arbeit:
Leistung:
Jede elektrische Einheit lässt sich auf die sieben Basiseinheiten zurückführen:
| Elektrische Größe | Formelzeichen | Einheit | Basiseinheiten |
|---|---|---|---|
| Kraft | N | ||
| Kapazität | F | ||
| Induktivität | H | ||
| Magn. Flussdichte | T |
Strategie: nicht auswendig lernen, sondern aus einer bekannten Formel herleiten
(z.B.
Diese Tabelle füllt sich im Laufe des Semesters – am Ende jedes Kapitels ergänzen wir sie.
| Faktor | Name | Präfix | Faktor | Name | Präfix |
|---|---|---|---|---|---|
| Dezi | d | Deka | da | ||
| Zenti | c | Hekto | h | ||
| Milli | m | Kilo | k | ||
| Mikro | µ | Mega | M | ||
| Nano | n | Giga | G | ||
| Piko | p | Tera | T |
In der Elektrotechnik alltäglich: µF, nF, pF (Kondensatoren), mH (Spulen), kΩ, MΩ (Widerstände), mA, kV, MW ...
Immer noch weit verbreitet:
a) Unterhalb von 10 000 ft gilt meist ein Tempolimit von 250 kt. Wie viel ist das in m/s?
b) Der Impuls ist
c) Ein Triebwerk leistet
Die Dimension (dritte Spalte der SI-Tabelle) beschreibt, wie eine Größe aus den Grundgrößen zusammengesetzt ist – unabhängig von Einheit und Zahlenwert.
Beispiele:
Beide Seiten einer Gleichung müssen dieselbe Dimension haben!
→ Der schnellste Fehler-Check überhaupt: am Ende jeder Rechnung die Einheiten prüfen.
A)
B)
C)
D)
Nächstes Kapitel: Das elektrische Feld – Ladungen, Kräfte und Felder