PH1 – SI-Einheiten und Größen

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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 Iv 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.

SI-Einheiten bzw. Basiseinheiten
SI-Einheiten bzw. Basiseinheiten

 

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 Iv 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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