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umgebenden Raum, welchen man sein magnetisches Feld nennt; jedem Punkte des magnetischen Feldes kommt eine bestimmte magnetische Intensität zu, vermöge welcher auf einen daselbst befindlichen Magnetpol eine Kraft [* 2] ausgeübt wird, die gleich dem Produkt jener Intensität mit dem freien Magnetismus [* 3] dieses Pols ist. Damit dieses Produkt die Dimension [* 4] einer Kraft (CGS-2) erlange, muß, da die Magnetismuseinheit C3/2G½S-1 ist, die Einheit der magnetischen Intensität die Dimension C-½G½S-1 haben.
Hiernach herrscht in einem Punkte die magnetische Intensität 1, wenn daselbst auf die Magnetismuseinheit die Kraft 1 (Dyn) wirkt. Auch die Intensität des Erdmagnetismus an irgend einem Orte der Erdoberfläche ist von derselben Dimension. Ein von einem elektrischen Strom durchflossenes Drahtstückchen wirkt auf einen Magnetpol mit einer Kraft, welche ebenso groß ist, als wenn an seine Stelle eine Magnetismusmenge gesetzt würde, welche dem Produkt aus der Länge des Drahtstückchens und der in demselben vorhandenen Stromstärke proportional ist.
Die Stromstärke ist also eine Größe, welche, mit einer Länge multipliziert, dieselbe Dimension gewinnt wie die Magnetismuseinheit, nämlich die Dimension C3/2G½S-1; ihre Dimension ist daher C3/2G½S-1 : C oder C½G½S-1. Diese Einheit der Stromstärke (C½G½S-1) würde ein elektrischer Strom besitzen, welcher, einen Kreisbogen vom Radius 1 cm und der Länge 1 cm durchfließend, auf die im Mittelpunkt des Kreises befindliche Magnetismusmenge 1 die Kraft 1 (Dyn) ausübt.
Nach Faraday ist die Elektrizitätsmenge, welche einen Leiter innerhalb einer gewissen Zeit durchströmt, proportional dem Produkt dieser Zeit mit der Stromstärke; die Einheit der Elektrizitätsmenge ist daher diejenige Menge, welche ein Strom von der Intensität 1 in 1 Sekunde liefert, und ihre Dimension ist C½G½S-1 × S oder C½G½. Der Wärmeeffekt, welchen ein elektrischer Strom hervorbringt, ist nach dem Jouleschen Gesetz dem Quadrat der Stromstärke und dem Leitungswiderstand des Stromkreises proportional; die Einheit des Widerstandes muß daher, damit ihr Produkt mit dem Quadrat der Stromstärke (CGS-2) der Dimension eines Wärmeeffekts (C²GS-3) gleichkommt, die Dimension CS-1, d. h. diejenige einer Geschwindigkeit, besitzen; die Einheit des Widerstandes kommt hiernach einem Leiter zu, in welchem ein Strom von der Stärke [* 5] 1 pro Sekunde eine der Arbeitseinheit (Erg) äquivalente Wärmemenge entwickelt.
Nach Maßgabe des Ohmschen Gesetzes, welches fordert, daß die elektromotorische Kraft dem Produkt aus Stromstärke und Widerstand des Stromkreises proportional sei, muß die Einheit der elektromotorischen Kraft oder des elektrischen Potenzials von der Dimension C3/2G½S-2 sein; sie ist hiermit derart festgesetzt, daß sie in einem Leiter, dessen Widerstand 1 ist, einen elektrischen Strom von der Stärke 1 und eine der Arbeitseinheit äquivalente Wärmemenge erzeugt.
Unter Kapazität eines Leiters versteht man das Verhältnis der auf ihm vorhandenen Elektrizitätsmenge zu dem hierdurch erreichten elektrischen Potenzial;
die Einheit der Kapazität hat daher die Dimension C½G½ : C3/2G½S-2 oder C-1S²;
sie ist einem Leiter eigen, welcher durch die Einheit der Elektrizitätsmenge bis zur Einheit des Potentials geladen wird;
eine Kugel vom Radius 1 cm besitzt die Kapazität 1, ebenso ein Kondensator, [* 6] welcher, mit der elektromotorischen Kraft 1 geladen, die Elektrizitätsmenge 1 aufnimmt.
Die hiermit definierten, auf Zentimeter, Gramm, Sekunde bezogenen absoluten Einheiten des elektromagnetischen Maßsystems sind noch immer, obgleich in geringerm Grad als die auf Millimeter, Milligramm, Sekunde bezogenen von Gauß und Weber, mit dem Übelstand behaftet, daß sie für die in der Praxis vorkommenden elektrischen und magnetischen Größen auf unbequem große Zahlenwerte führen. Der Widerstand einer Siemensschen Einheit z. B. beziffert 952,400,000 absolute Widerstandseinheiten oder 9524 · 105 CS-1, die elektromotorische Kraft eines Daniellschen Elements 111,000,000 absolute Einheiten oder 111 · 106 C3/2G½S-2.
Die British Association und nach ihr der Pariser elektrische Kongreß haben daher angemessene dezimale Vielfache oder Bruchteile der absoluten Einheiten als praktische Einheiten festgesetzt und diesen die Namen berühmter Physiker, welche sich um die Elektrizitätslehre verdient gemacht haben, beigelegt. Ein Widerstand von 1,000,000,000 (1000 Mill.) absoluten Widerstandseinheiten, welcher nur um wenige Prozente von der Siemensschen Widerstandseinheit abweicht, wurde als höhere Widerstandseinheit festgesetzt und Ohm genannt; ein Ohm ist sonach 109 · CS-1.
Der 100,000,000 (100 millionen) -fache Wert der absoluten Einheit der elektromotorischen Kraft, welcher sich von 1 Daniell nur um wenige Prozente unterscheidet, bildet unter dem Namen Volt die praktische Einheit der elektromotorischen Kraft, so daß 1 Volt = 108 C3/2G½S-2 beträgt. Die Stärke des Stroms, welche die elektromotorische Kraft 1 Volt in einem Stromkreis vom Widerstand 1 Ohm hervorbringt, nennt man Ampère; 1 Ampère ist der zehnte Teil der absoluten Stromstärkeeinheit oder = 10-1 C½G½S-1.
Coulomb heißt die Elektrizitätsmenge, die den Querschnitt eines Drahtes bei der Stromstärke eines Ampère in 1 Sekunde durchfließt; 1 Coulomb ist 0,1 der absoluten Elektrizitätseinheit oder = 10-1 C½G½. Man nennt endlich Farad die Kapazität eines Leiters, welcher unter dem Einfluß der elektromotorischen Kraft eines Volt die Elektrizitätsmenge 1 Coulomb aufnimmt; 1 Farad ist der 1000millionste Teil der absoluten Kapazitätseinheit oder 10-9 · C-1S². Diese praktischen Einheiten des internationalen elektrischen Maßsystems, welches gegenwärtig bereits allgemein angenommen ist und namentlich die gesamte Elektrotechnik beherrscht, sind in der folgenden Tabelle mit Angabe ihrer absoluten Werte übersichtlich zusammengestellt:
Einheit | Name | Wert in absoluten Einheiten |
---|---|---|
der Elektrizitätsmenge | Coulomb | 10-1 C½G½ |
der Stromstärke | Ampère | 10-1 C½G½S-1 |
des Widerstandes | Ohm | 109 CS-1 |
der elektromotorischen Kraft | Volt | 108 C3/2G½S-2 |
der elektrischen Kapazität | Farad | 10-9 C-1S² |
Um allen Bedürfnissen zu genügen, hat man noch das Millionenfache und den millionsten Teil einer jeden dieser Einheiten als höhere und niedrigere Einheiten festgesetzt und dieselben durch Vorsetzen der Wörtchen Mega- und resp. Mikro- vor die entsprechenden Benennungen bezeichnet; so bedeutet Megavolt eine elektromotorische Kraft von 1 Mill. Volt, Mikrovolt eine solche von 1 Milliontel Volt, Megohm einen Widerstand von 1 Mill. Ohm, Mikrohm einen Widerstand von 1 Milliontel Ohm u. s. f.
Das Ohm sollte nach den Beschlüssen der ersten Elektrikerkonferenz 1882 durch den Widerstand einer ¶
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Quecksilbersäule von 1 qmm Querschnitt bei 0° dargestellt werden. Die damals vorhandenen Messungen ergaben jedoch noch nicht den notwendigen Grad der Übereinstimmung, um auf Grund derselben zur Herstellung eines Normalmaßes schreiten zu können; die Konferenz, welche eine Genauigkeit bis auf 1 mm als erforderlich erachtete, empfahl deshalb die Fortsetzung der Untersuchungen und behielt die Bestimmung des Ohm einer internationalen Kommission vor. Infolge dieses Beschlusses lagen nun zwar bei der zweiten Elektrikerkonferenz 1884 eine Reihe weiterer sorgfältiger Beobachtungen vor, doch war auch damals die beanspruchte Genauigkeit noch nicht erreicht worden.
Die Konferenz hielt aber diesmal den erreichten Grad der Übereinstimmung als ausreichend für die Bedürfnisse der Praxis und definierte auf Grund der vorliegenden Messungen das »legale Ohm« als den Widerstand einer 1,06 m langen Quecksilbersäule von 1 qmm Querschnitt bei 0°. Das legale Volt wurde als die elektromotorische Kraft angenommen, welche in einem Stromkreis vom Widerstand eines Ohm die Einheit der Stromstärke, also ein Ampère, erzeugt. Was die Definition dieser letztern Einheit betrifft, so ist dieselbe auf die oben gegebene wissenschaftliche Erläuterung beschränkt worden, weil die direkte Bestimmung ihres theoretischen Wertes leichter erscheint als ihre Herleitung aus den Begriffen für Ohm und Volt.
Über Apparate, welche eine leicht ausführbare Messung der elektrischen Größen nach praktischen Maßeinheiten gestatten, s. Galvanometer [* 8] und Elektrodynamometer.
Vgl. Ludewig, Elektrische [* 9] Meßkunde (Dresd. 1878);
Everett, Units and physical constants (Lond. 1879);
Herwig, Physikalische Begriffe und absolute Maße (Leipz. 1880);
Blavier, Des grandeurs électriques (Par. 1881);
Kempe, Handbook of electrical testing (3. Aufl., Lond. 1884; deutsch von Baumann als »Handbuch der Elektrizitätsmessungen«, Braunschw. 1883);
v. Waltenhofen, Die internationalen absoluten Maße, insbesondere die elektrischen Maße (das. 1885);