Die Einheiten

Wenn man die Begriffe Kilo, Milli oder Mega hört, ist wohl so ziemlich jeder mit an Bord, aber bei Nano und Piko – mit denen wir uns hier befassen müssen ?
Deshalb hier eine Auflistung ihrer Begriffe und Wertigkeiten, hinter denen sich z.B. Nanofarad verbirgt.

Gute Dienste bei der Umstellung der Einheiten leistet das karierte Rechenpapier, wie wir es aus der Schule kennen. Oben ist das erkennbar. Mit dem Beispiel: Umstellung auf NanoFarad.
Wenn z.B.  für die vorgegebenen Werte mal μFarad, nanofarad oder pikofarad verwendet wurden, läßt sich das damit einfacher darstellen.
Die Einheiten sind in Dreiergruppen aufgeteilt:
z.B. mmm  – wobei die linke Stelle 100-milli, die mittlere 10-milli und die rechte 1-milli bedeutet.
Gefolgt werden die Milli’s von den Mikro ( μ ), den Nano und den Piko. Auf einen Blick ist das überschaubar geworden.


Link zum techn. Rechnen für Funkamateure von DD3AH



Größen und Einheiten

BasisgrößenFormelzeichenEinheitenZeichen
LängelMeterm
MassemKilogrammkg
ZeittSekundes
StromstärkeIAmpereA
TemperaturKelvinK
StoffmengeMolmol
LichtstärkeCandelacd

Die Einheiten sind gesetzlich festgelegt. 1969 wurde in der Bundesrepublik Deutschland das Gesetz über Einheiten im Messwesen verabschiedet. Damit wurden die folgenden SI-Einheiten (System International) zu gesetzlichen Einheiten. In dem System sind sieben Basisgrößen (Länge, Masse, Zeit, Stromstärke, Temperatur, Stoffmenge, Lichtstärke) und die zugehörigen Basiseinheiten festgelegt.

Aus diesen Basiseinheiten ergeben sich alle abgeleiteten gesetzlichen Einheiten, wie zum Beispiel Fläche, Dichte, Frequenz, Energie, Leistung, Spannung, Widerstand und so weiter.

Abgeleitete Einheiten

GrößeFormel­zeichenMaßeinheitAbk. der Einheit
LadungQCoulombC = As
SpannungUVoltV
LeistungPWattW = VA
El. FeldstärkeEVolt pro MeterV/m
Magn. FeldstärkeHAmpere pro MeterA/m
FrequenzfHertzHz = 1/s
WiderstandROhmΩ = V/A
LeitwertGSiemensS = 1/Ω
KapazitätCFaradF = As/V
InduktivitätLHenryH = Vs/A

Bereits in dieser Tabelle einiger Einheiten kann man erkennen, dass es die gleichen Buchstaben als Formelbuchstabe und als Abkürzung der Einheit gibt. Beispielsweise bedeutet A als Größe: Fläche und als Einheit: Ampere. W als Größe bedeutet Arbeit (work) oder Energie und als Einheit Watt, also die Einheit der Leistung P (power).

Was ist elektrischer Strom?

Elektrischer Strom kann nur dann fließen, wenn man ihm einen Weg bereitet, der ein geschlossener Kreislauf sein muss. Ein Stromkreis. Leitfähiges Material, wie etwa Kupferdraht ist geeignet. Kupfer hat nach Silber die zweitbeste Leitfähigkeit, weil es über eine große Menge frei beweglicher Elektronen verfügt, die vielleicht nicht so genau wissen, zu welchem Atom gehöre ich?
Im passiven Zustand, wenn niemand die Elektronen stört, halten sie sich in der Nähe ihres Atomverbandes auf, dem sie sich zugehörig fühlen. Hält man ihnen aber ein Leckerli hin, dann wollen sie es natürlich sofort haben: Das Leckerli was Elektronen “elektrisiert“, ist der Pluspol einer Spannungsquelle. Der Pluspol deshalb, weil ungleiche Partner sich wie im richtigen Leben “anziehend“ fühlen. Denn Elektronen sind negativ geladene Ladungsträger, daher die Liebe zum Positiven. Stellen wir uns also vor, eine Batterie oder eine andere Stromquelle sei in dem erwähnten Stromkreis vorhanden. Wie im Gänsemarsch marschiert das gesamte Heer der Elektronen gleichzeitig los, als hätte die Spannung den Marschbefehl gegeben. Die Truppe marschiert im normalen Marschtempo, was angesichts heutiger Möglichkeiten sehr langsam zu nennen ist, aber das gesamte Heer hat sich gleichzeitig im gesamten Stromkreis in Bewegung gesetzt. In dem erwähnten Stromkreis sind also alle Elektronen gleichzeitig unterwegs. Sie streben zum positiven Potential der Batterie, die ihnen wie eine Elektronen-Pumpe immer wieder Schwung gibt, und vom Minuspol abstößt. Das ist wie bei den Menschen, die das jeweils andere Geschlecht anzieht.


Daraus folgt:

Gleichnamige Pole stoßen sich ab – ungleichnamige ziehen sich an.

Jeder hat schon einmal erlebt, wenn zwei Magneten einander abstoßen.

Das ohmsche Gesetz

Das Verhältnis einer an einem elektrischen Leiter (Widerstand)  anliegenden elektrischen Spannung (U) zur Stärke (I) des hindurchfließenden elektrischen Stromes wird definiert als die Größe elektrischer Widerstand, die mit dem Formelzeichen (R) bezeichnet wird.

Die aus dem ohmschen Gesetz folgende Gleichung lässt sich in drei Schreibweisen darstellen:

Spannung U gemessen in Volt

Widerstand R gemessen in Ohm

Strom I gemessen in Ampere

R = U / I

U = R * I

I = U / R

Bilder von wikipedia.de

Wir befinden uns in einem Gleichstromkreis, in dem die Elektronen immer in die gleiche Richtung unterwegs sind. Blaue Pfeile deuten die Marschrichtung der Elektronen an.


Die Elektronen streben zum Pluspol der Batterie und werden vom Minuspol abgestoßen. Im Stromkreis wird eine Lampe betrieben. „Die Last ist eine Lampe“, sagt der Fachmann. Die Belastung mit einem Verbraucher ist damit gemeint. Die Last, das kann unsere Lampe, ein Funkgerät, ein Widerstand oder ähnliches sein.
Die Spannung ist im Stromkreis die Ursache der Intensität des Stromflusses, und so stehen die Buchstaben U auch für die Spannung und I für den Strom. Für die elektrische Leistung muss die schöne Bezeichnung Power herhalten, aus dem schließlich das P entlehnt wurde. Wenn wir nun noch die französische Resistance (Widerstand) dazutun, hat auch dieses Kind einen Namen.


Wie man Länge in Metern (m) misst, so macht man es auch mit den elektrischen Größen. Für diese gelten folgende Maßeinheiten:


Die Länge l in Meter (m), (auch d oder r = Distanz oder Radius),
die Spannung U in Volt (V), die Leistung P in Watt (W),
der Strom I in Ampere (A), der Widerstand R in Ohm (Ω).

Man kann sie messen, und damit rechnen. Zum Beispiel, wenn man wissen will, wie groß der Stromverbrauch war, weil uns die Stromrechnung nicht ganz geheuer vorkommt. Machen wir das doch mal anhand der obigen Schaltung mit der Lampe.
Die Batterie hat U = 1,5 Volt; Auf der Lampe lesen wir 1,5 V, 2 A.


Die Formel dazu ist:  P = U * I          

Wir rechnen: 1,5 V • 2 A = 3 Watt.


Nach der Formel: R = U / I stellen wir sodann den elektrischen Widerstand der Lampe fest, indem wir rechnen:


U = 1,5 V ÷ I = 2 A = 0,75 Ohm.


Soweit unser Ausflug in die Mathematik, mit der wir uns später leider noch öfter befassen wollen oder müssen.


Sehr zu empfehlende YouTube Playliste Elektrotechnik einfach erklärt-> Link


Mit Auszügen aus Krücken 04-2021 von DL9HCG, DARC e.V. & Wikipedia