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Elektrische Grundgrößen

In jedem Bereich der Naturwissenschaften bestehen Basiswerte, auf denen der jeweilige Bereich aufbaut. So auch in der Elektrik und der Elektronik. Die Einordnung elektrischer Grundgrößen erfolgt im Segment der Elektrodynamik, wobei die meisten Grundgrößen eine weitere Aufteilung in Untergrößen erfahren.

Jede Grundgröße ist in mindestens vier Kategorien eingeteilt:

In der „physikalischen Größe“ erfolgt die bereits erwähnte Aufteilung in Untergrößen

Beispiel anhand einer tabellarischen Auflistung:

Art Physikalische Größe Formelzeichen SI-Einheit
Spannung Elektrische Spannung U Volt (V)
Stromstärke Elektrische Stromstärke I Ampere (A)
Leistung Wirkleistung P Watt (W)
Widerstand Ohmscher Widerstand R Ohm (Ω)

Insgesamt bestehen in der Elektrodynamik 54 Größen, wobei es hier teilweise Überschneidungen oder Kombinationen zu anderen naturwissenschaftlichen Bereichen gibt, etwa durch die Elektrochemie oder mit der Photometrie. Ohne Untergrößen bestehen in der Elektrodynamik folgende Größen

Die vier mit Abstand wichtigsten Größen und damit die eigentlichen elektrischen Grundgrößen sind in der obigen Beispiel-Tabelle gelistet:

Mit ihnen lassen sich die meisten Inhalte und Prozesse der Elektrodynamik beschreiben und bemessen.

Elektrische Messungen beinhalten Methoden, Geräte und Berechnungen, mit denen elektrische Größen gemessen werden. Die Messung elektrischer Größen kann durchgeführt werden, um elektrische Parameter eines Systems zu messen. Mit Hilfe von Wandlern können physikalische Eigenschaften wie Temperatur, Druck, Durchfluss, Kraft und viele andere in elektrische Signale umgewandelt werden, die dann gemessen und aufgezeichnet werden können. Hochpräzise Labormessungen elektrischer Größen werden in Experimenten verwendet, um grundlegende physikalische Eigenschaften wie die Ladung des Elektrons oder die Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen oder bei der Definition der Einheiten für elektrische Messungen, wobei die Genauigkeit in einigen Fällen in der Größenordnung von einem Millionstel Teil liegt. In der Praxis sind weniger genaue Messungen erforderlich.

SI-Einheit

Das Internationale Einheitensystem SI, abgekürzt vom französischen Système International d'unités, ist die moderne Form des metrischen Systems. Es ist das einzige Messsystem mit offiziellem Status in fast allen Ländern der Welt. Es umfasst ein kohärentes System von Maßeinheiten, beginnend mit sieben Basiseinheiten: Sekunde (Zeiteinheit mit dem Symbol s), Meter (Länge, m), Kilogramm (Masse, kg), Ampere (elektrischer Strom, A.), Kelvin (thermodynamische Temperatur, K), Mol (Substanzmenge, Mol) und Candela (Lichtstärke, cd). Das System ermöglicht eine unbegrenzte Anzahl zusätzlicher Einheiten, die als abgeleitete Einheiten bezeichnet werden und immer als Produkte der Potenzen der Basiseinheiten dargestellt werden können. Abgeleitete Einheiten wurden mit speziellen Namen und Symbolen versehen. Die sieben Basiseinheiten und die 22 abgeleiteten Einheiten mit speziellen Namen und Symbolen können in Kombination verwendet werden, um andere abgeleitete Einheiten auszudrücken, die zur Erleichterung der Messung verschiedener Größen verwendet werden. Das SI-System stellt auch zwanzig Präfixe für die Einheitennamen und Einheitensymbole bereit, die verwendet werden können, wenn Zehnerpotenzen, Vielfache und Untermultiplikatoren von SI-Einheiten angegeben werden. Der SI soll ein sich entwickelndes System sein. Einheiten und Präfixe werden erstellt und Einheitendefinitionen werden durch internationale Vereinbarung geändert, wenn die Technologie der Messung fortschreitet und die Genauigkeit der Messungen verbessert wird.

Quizfragen zum Thema

  1. Was ist ein Zangenstrommesser?

    Mit einem Zangenstrommesser lässt sich die elektrische Stromstärke an beispielsweise einem Leiter (Ader) indirekt messen, ohne dafür in direkten Kontakt mit der stromführenden Ader kommen zu müssen. Er funktioniert als magnetischer Messwandler.

  2. Wie unterteilt sich der elektrische Leitwert?

    Wirkleitwert G
    Blindleitwert B
    Scheinleitwert Y

  3. Wie wird der Leitwert in der SI-Einheit genannt?

    Der elektrische Leitwert, unabhängig von den Formelzeichen G, B und Y, ist in der SI-Einheit das S für Siemens.

  4. Was ist die elektrische Kapazität?

    Unter elektrischer Kapazität (C) ist die Ladungsmenge (Q) zweier voneinander isolierter elektrisch leitender Körper zu verstehen. Der Begriff findet beispielsweise bei Akkumulatoren oder auch Batterien seine Anwendung. Dabei stellen der +Pol und der –Pol die leitenden Körper dar.

  5. Welche elektrische Grundgröße wurde als erste weltweit gültige Einheit festgelegt.

    Im Jahr 1881 einigten sich die Delegierten von 22 Ländern auf dem elektrotechnischen Kongress in Paris darauf, das Ohm (Ω) als erste internationale Maßeinheit in der Elektrik festzulegen.


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