(ET1-06) Die Systeme in der Elektrotechnik – SI-Einheiten – MKSA-System

In diesem Kurstext bringen wir dir die SI-Einheiten näher und erklären dir was es mit dem MKSA-System auf sich hat.

Für ein optimales Verständnis hilft dir ein Videoclip und ein anschauliches Rechenbeispiel zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET1-Grundlagen der Elektrotechnik

SI-Einheiten – Überblick

Bar als Treffpunkt für internationale Techniker - Thema SI-Einheiten — Bar als Treffpunkt für internationale Techniker – Thema SI-Einheiten

Hey Globetrotter!..

Ob du es glaubst oder nicht, du kannst dich als Techniker oder Ingenieur problemlos über die Elektrotechnik mit einem Techniker aus Indonesien in deiner Lieblingsbar unterhalten.

Denn durch das SI-Einheitensystem (SI base Units) in welchem sowohl die Größen als auch deren Einheiten festgelegt werden, ist ein internationaler Austausch möglich.

SI-Einheiten – Überblick (System)

Durch das SI-Einheitensystem (SI base Units) in welchem sowohl die Größen, als auch deren Einheiten festgelegt werden, ist ein internationaler Austausch möglich.

Im SI-Einheitensystem werden folgende physikalische Größen erfasst:

Länge mit dem Formelzeichen l und der Einheit m (Meter)
Masse mit dem Formelzeichen m und der Einheit kg (Kilogramm)
Elektrische Stromstärke mit dem Formelzeichen I und der Einheit A (Ampere)
Absolute Temperatur mit dem Formelzeichen T und der Einheit K (Kelvin)
Lichtstärke mit dem Formelzeichen l und der Einheit cd (Candela)
Stoffmenge mit dem Formelzeichen n und der Einheit mol (Mol)
Zeit mit dem Formelzeichen t und der Einheit s (Sekunde)

SI-Einheiten Erklärung – Einzeln

Länge – Erklärung

1 Meter ist die Länge der Strecke, die Licht im Vakuum während der Dauer von 1/299792458 Sekunden durchläuft – Bezug: Lichtgeschwindigkeit.

Masse – Erklärung

1 Kilogramm ist die Masse des internationalen Prototyps des Kilogramms.

Elektrische Stromstärke – Erklärung

1 Ampere ist die Stromstärke eines zeitlich unveränderlichen Stroms, der durch im Vakuum parallel im Abstand von einem Meter voneinander angeordnete, geradlinige unendlich lange Leiter von vernachlässigbar kleinem Kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern je 1 Meter Leiterlänge die Kraft von $2 \cdot 10^{-7}$ Newton hervorruft.

Absolute Temperatur– Erklärung

1 Kelvin ist die 273,16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes des Wassers.

Lichtstärke – Erklärung

1 Candela ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle, die monochromatische Strahlung der Frequenz 540 Thz aussendet und deren Strahlstärke in dieser Richtung $\frac{1}{683} \frac{W}{sr}$ beträgt.

Stoffmenge– Erklärung

1 Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebenso vielen elementaren Teilchen besteht, wie Atome in $\frac{12}{1000}$ Kilogramm eines Kohlenstoffnuklids $^{12}C$ enthalten sind.

Zeit– Erklärung

1 Sekunde ist das 9.192.631.770-fache der Periodendauer, der dem Übergang zwischen der beiden Hyperfeinstrukturniveaus der Grundzustandes von Atomen des Nuklids $^{133}Cs$ entsprechenden Strahlung.

Merk’s dir!

Diese Größen des International System of Units machen es möglich, dass deren Angaben und Messergebnisse weltweit ausgetauscht und verglichen werden können.

Abgesehen von der Stoffmenge, welche vorwiegend in der Chemischen Industrie Anwendung findet, werden dir in deiner beruflichen Laufbahn vermutlich alle anderen Größen hier und da wieder begegnen.

MKSA-System – Übersicht

Neben dem SI-Einheitensystem ist für dich als Techniker auch das MKSA-System von Bedeutung.

Merk’s dir!

Die Abkürzung steht für das Meter–Kilogramm–Sekunde–Ampere-System. Diese Einheiten bezeichnet man als Basiseinheiten der Größen Länge, Masse, Zeit und elektrische Stromstärke.

Bei dem MKSA-System handelt es sich um eine abgespeckte Version der SI-Einheiten.

Fraglich was dem Schimpansen lieber ist? SI-Einheiten oder doch MKSA?

Beispiel-Aufgabe zu den SI-Einheiten

Aufgabenstellung – Beispiel 1: SI-Einheit: Länge

Nehmen wir uns doch jetzt einfach mal die einfachste Einheit Länge, des SI-Einheitensystems. Ermittle die Fläche eines Rechtecks mit den Kantenlängen $a = 3 m$ und $b = 5 m$ !

Lösung

Die Lösung dürfte dir nicht schwer fallen, denn

$A = a \cdot b = 3 \cdot 5 m = 15 m^2 \text{ - Definitionsgleichung. }$

$[A] = [a] \cdot [b] = m \cdot m = m^2 \text{ - Einheiten [hier Meter und Quadratmeter] }$

Warum dieses einfache Beispiel?

Anhand dieses Beispiels kannst du das Prinzip der Einheiten und ihrer Systeme besser verstehen.

Die Kantenlängen $a$ und $b$ sind SI-Basisgrößen.
Die Fläche $A$ ist eine abgeleitete physikalische Größe.

Die Definitionsgleichung stellt die Verbindung zwischen SI-Basisgrößen und physikalischer Größe her.

Aus den Einheiten der SI-Basisgrößen lässt sich die Einheit der abgeleiteten physikalischen Größen ermitteln.

Videoclip: SI-Einheiten – Vorstellung

Im nächsten Video findest du noch mal eine Zusammenfassung des Kurstextes und zusätzliche Informationen zu weiteren Größen der Elektrotechnik.

Lernclip

Größen der Elektrotechnik

Was kommt als Nächstes?

In der nächsten Lektion erklären wir dir ausführlich, was außerdem was in Bezug auf die Elektrotechnik wissenswert ist. Anschließend starten wir mit den Berechnungen,

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