PH1 – SI-Einheiten und Größen

Die SI-Einheiten und Größen wurden im Jahr 1960 eingeführt, damit weltweit ein einheitliches System der Maßeinheiten vorliegt. Hierzu wurden für die 7 Basiseinheiten Länge l, Masse m, Zeit t, elektrische Stromstärke I, Temperatur T, Stoffmenge n und Lichtstärke I_v einheitliche Maßeinheiten festgelegt.

Das SI-Einheitensystem (“Le Système International d’Unités”) ist in der ganzen Welt verbreitet. In den meisten Industrieländern – so auch in Deutschland- ist sein Gebrauch für den amtlichen und geschäftlichen Verkehr gesetzlich vorgeschrieben. Ausnahme ist hier z.B. die USA, in welchem das SI-Einheitensystem zwar gültig ist, zusätzlich aber auch das angloamerikanische Maßsystem (customary units) gilt und häufig verwendet wird.

Grundsätzlich werden neben den SI-Einheiten häufig auch andere Einheiten für die Basiseinheiten verwendet, wie z.B. Liter, Minute, Stunde und Winkelgrad. Je nach Land gibt es außerdem weitere gesetzlich zugelassene Einheiten, wie z.B. Tex in der Schweiz als Maß für die Garnfeinheit in Gramm pro 1000 Meter (1 tex = 1g/1000m).

In dieser Lerneinheit betrachten wir die SI-Einheiten sowie die abgleiteten Größen.

Für ein optimales Verständnis helfen dir drei Videoclips und zwei Beispiele zu dem Thema. Dieser Lerntext ist ein Auszug aus unserem Onlinekurs PH1-Grundlagen der Physik.

SI-Einheiten – Basiseinheiten – Übersicht

Wenn du Berechnungen innerhalb der Physik durchführst, dann musst du genau darauf achten, dass du die richtigen Einheiten innerhalb der Berechnungen verwendest. In vielen Bereichen werden dabei die SI-Einheiten bzw. Basiseinheiten genutzt, welche durch Eichstandards definiert sind.

Zu den Basiseinheiten zählen:

Basisgröße	Basiseinheit	Kürzel
Länge l	Meter	m
Masse m	Kilogramm	kg
Zeit t	Sekunde	s
elektrische Stromstärke I	Ampere	A
Temperatur T	Kelvin	K
Lichtstärke I_v	Candela	cd
Stoffmenge n	Mol	mol

Beispiel: Basiseinheit Länge

Betrachten wir hierzu ein Beispiel:

Beispiel!

Maßstab - Basiseinheit - Länge — Maßstab – Basiseinheit – Länge

Die Länge ist eine physikalische Größe und wird in der Maßeinheit Meter [m] angegeben. Die Länge kann natürlich ebenfalls in Millimeter [mm], Zentimeter [cm], Dezimeter [dm] und Kilometer [km] angegeben werden. Für Berechnungen innerhalb der Physik ist es aber immer notwendig, dass du innerhalb der Berechnungen die SI-Einheit der Länge, also Meter [m], verwendest.

Beispiel: Zusammengesetzte Größen

Es gibt eine Vielzahl physikalischer Größen und Einheiten, es existieren jedoch nur sieben Basiseinheiten, aus denen alle anderen Größen zusammengesetzt sind.

Beispiel!

SI-Einheiten, SI-Einheitensystem, Basiseinheiten — Zusammengesetzte Größe

Eine aus den Basisgrößen zusammengesetzte Größe ist die Einheit Newton [N = kg m/s²]. Diese Einheit beinhaltet die Basiseinheiten Kilogramm [kg], Meter [m] und Sekunde [s]. Wichtig ist es also die SI-Einheiten bei der Berechnung zu berücksichtigen, damit sich die Einheiten kürzen bzw. zusammenfassen lassen.

Videoclip: Übersicht der SI-Einheiten

Lernclip

Übersicht über die Basiseinheiten

SI-Einheiten – Abgleitete Einheiten – Übersicht

Aus diesen Basisgrößen mit ihren Basiseinheiten lassen sich nun weitere Einheiten ableiten, von denen in der nachfolgenden Tabelle eine für dich relevante Auswahl zu sehen ist.

Physikalische Größe	SI-Einheit	Kürzel der SI-Einheit	Beziehung zu den Basiseinheiten
Ebener Winkel	Radiant	Rad	$1$
Kraft	Newton	N	$N = \frac{kg \cdot m}{s^2}$
Druck	Pascal	P	$P = \frac{kg}{m \cdot s^2}$
Frequenz	Hertz	Hz	$Hz = \frac{1}{s}$
Energie	Joule	J	$J = N \cdot m$
Leistung	Watt	W	$W = \frac{J}{s}$
Elektrizitätsmenge	Coulomb	C	$C = A \cdot s$
Elektrische Spannung	Volt	V	$V = \frac{W}{A}$
Elektrische Kapazität	Farad	F	$F = \frac{C}{V}$
Elektrischer Widerstand	Ohm	Ω	$\Omega = \frac{V}{A}$
Elektrischer Leitwert	Siemens	S	$S = \frac{1}{\Omega}$
Magnetischer Fluss	Weber	Wb	$Wb = V \cdot s$
Magnetische Flussdichte	Tesla	T	$T = \frac{Wb}{V \cdot s}$
Induktivität	Henry	H	$H = \frac{Wb}{H}$
Lichtstrom	Lumen	lm	$lm = cd \cdot s$
Beleuchtungsstärke	Lux	lx	$lx = \frac{lm}{^2}$

Die obigen Einheiten sind die aus den Basiseinheiten abgeleiteten Einheiten. Anstelle der SI-Einheiten werden innerhalb der Praxis auch viele andere Einheiten eingesetzt, die du in jedem Fall kennen solltest. Sind die Größen in diesen Einheiten gegeben, dann musst du diese für die Berechnung zunächst in die obigen Einheiten umrechnen.

Die folgende Tabelle zeigt dir eine Auswahl dieser Größen:

Größe	Einheit	Kürzel	Beziehung zur Basisgröße
Volumen	Liter	l	$l = 1.000 m^3$
Winkel	Grad	°	$1^\circ = \frac{\pi}{180^\circ}$
Zeit	Minute Stunde Tag	min h d	$1 min = 60s$ $1 h = 3.600 s$ $1d = 86.400 s$
Masse	Tonne atomare Masseneinheit	t u	$1 t = 1.000 kg$ $u = 1,66054 \cdot 10^{-27}$
Energie	Elektronenvolt	eV	$eV = 1,602 \cdot 10^{-19}$

Videoclips: Größen aus Elektrotechnik, Wärmelehre, Akustik und Optik

Weitere Grundgröße aus der Elektrotechnik, Wärmelehre, Akustik und Optik findest du in den folgenden Videos.

Lernclip

Größen und Einheiten der Elektrotechnik, Wärmelehre, Akustik und Optik

In der folgenden Lerneinheit zeigen wir dir, wie du gegebene Einheiten in die SI-Einheiten umrechnen kannst.

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