Warum ist die Stromstärke eine SI Basisgröße (und nicht die Spannug)?
Hey Leute, eine kleine Frage, die ich mir damals im Physikkurs gestellt habe, auf dessen Antwort ich aber noch nicht gestoßen bin: Warum zählt die Stromstärke zu den SI Basisgrößen? Ich meine, der Sinn dieser Größen ist doch eigentlich dass man sie selbst nicht "zusammen basteln" (im Sinne von Geschwindigkeit=Länge/Zeit usw.) kann, aber dafür alle anderen Größen aus eben diesen schon? Die Stromstärke I ist doch I=Q/t, Ladungsdifferenz durch Zeitdifferenz, eine zusammengebaute Größe. Müsste nicht eigentlich die elektrische Spannung eine Basisgröße sein? Die kann man meines Wissens nicht in kleinere Teile zerteilen.
Danke schonmal
5 Antworten
Das ist bei der Festlegung des MKSA-Einheitensystems mal so vereinbart worden.
Du hast Recht, eigentlich ist Coulomb (Ladungsmenge) elementarer als Ampere (Ladungsmenge pro Zeit) - aber da ein Coulomb auch nur eine bestimmte Anzahl an Elementarladungen ist, könnte man sogar ganz darauf verzichten.
Es gibt mit dem CGS-Einheitensystem ein anderes System, bei dem das so ist: keine elektromagnetische Basiseinheit, sondern ausschließlich Bezug auf die drei rein mechanischen Basiseinheiten Zentimeter, Gramm und Sekunde. Die elektrische Ladung als abgeleitete Einheit wird dann über das Coulomb'sche Gesetz definiertt: "Für zwei Körper im Abstand 1 cm, die beide die Ladung 1 Franklin tragen, beträgt die Abstoßungskraft 1 dyn". (1 dyn=1 g * cm/s²).
Ein Einheitensystem, in dem das Volt eine Basiseinheit ist, wäre das Mie'sche System ("VACS") basierend auf Volt, Coulomb (später Ampere), Zentimeter und Sekunde.
Eine Basiseinheit muss bestimmte Anforderungen erfüllen:
Sie muss durch eine praktische Messung mit größter Präzision "geeicht" werden können. Diese Messung muss jederzeit reproduzierbar zum selben Ergebnis führen.
Sie sollte so gewählt werden, dass sich die anderen Einheiten leicht aus der Basiseinheit ableiten lassen
Beide Bedingungen erfüllt das Ampere und deshalb wurde es auch als Basiseinheit festgelegt.
Die SI-Einheiten sind weitgehend willkürlich gewählt und so aneinander angepasst, um relativ schöne Ergebnisse zu erhalten, beim Rechnen mit Formeln.
Vielleicht geht es nicht notwendig um das Zusammenfügen von Einheiten, sondern um das elementare Ausdrücken?
Noch elementarer als I = Q/t geht es wohl nicht.
Bei U = E/q könnte man noch zerlegen, weil Energie in Joule anscheinend auch keine Basiseinheit ist.
Elektrische Spannung zwischen zwei Punkten ist die Energie, die man benötigt, um eine gewisse Ladung von einem Punkt zum anderen gegen das elektrische Feld zu bringen.
Ladung wiederum ist Stromstärke integriert über Zeit
Energie wiederum ist Kraft mal Weg
Kraft wiederum ist Masse mal Beschleunigung, und die ist Weg zweimal nach der Zeit abgeleitet
Dadurch dass Stromstärke, Weg, Masse und Zeit Basisgrößen sind, sind Ladung, Energie und elektrische Spannung abgeleitet.
Ich vermute weil man, sobald man eine Einheit für Weg und eine für Kraft hat (die man wiederum aus den Einheiten für Masse, Zeit und Weg ableiten kann), die Stromstärke schön über die Kraft zwischen stromdurchflossenen Leitern definieren kann.
Allerdings könnte man auch die Ladung z.B. anhand der Elementarladung (e-) definieren. Möglicherweise ließ sich diese damals noch nicht so genau messen.
War nicht früher mal Coulomb über die Abscheidung einer gewissen Menge Silber festgelegt? Dann schient es so zumindest griffger zu sein.
Das die Ladung die Stromstärke über die Zeit integriert ist hätte mir mein Physiklehrer mal sagen sollen... Danke für die Antwort!
U=W/Q ;)
Ich denke, dass die Stromstärke keine SI-Größe ist, liegt an der Praktikabilität. Ob man jetzt C oder A als Basisgröße definiert, macht keinen gravierenden Unterschied, aber die Stromstärke ist anwendungsorientierter.
Das Ampere ist auch etwas abstrakter definiert, als die Spannung:
1 A ist die Stärke des zeitlich konstanten
elektrischen Stromes, der im Vakuum zwischen zwei parallelen, unendlich
langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem
Querschnitt und dem Abstand von 1 m zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2·10−7 Newton pro Meter Leiterlänge hervorrufen würde.
Natürlich ist die Ladung die Stromstärke integriert über die Zeit, was aber nicht erklärt, warum die Stromstärke und nicht die Ladung selbst als Basisgröße gilt. Schließlich gilt in der Mechanik auch die Masse und nicht der Massenstrom (etwa die Masse Wasser, die in einer Zeiteinheit durch den Querschnitt eines Flusses fließt) als Basisgröße.