DL0SHG - LEKTION  T-006:                      Mathematische
Grundkenntnisse

uebernommen von
Eckart Moltrecht, DJ4UF 

uebersicht

  • Groeßen und Einheiten
  • Zehnerpotenzen
  • Einfache Formel umstellen

Groeßen und Einheiten

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 Basisgroeßen (Laenge, Masse, Zeit, Stromstaerke, Temperatur, Stoffmenge, Lichtstaerke) und die zugehoerigen Basiseinheiten festgelegt.

Basisgroeßen Einheiten Zeichen
Laenge Meter m
Masse Kilogramm kg
Zeit Sekunde s
Stromstaerke Ampere A
Temperatur Kelvin K
Stoffmenge Mol mol
Lichtstärke Candela cd

Man nennt dieses System in der Reihenfolge der Einheiten auch MKSA-KMC-System oder kurz MKSA-System, weil die vier ersten Einheiten die wichtigsten sind. Alle anderen Einheiten koennen hieraus abgeleitet werden.

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

Abgeleitete Einheiten

Groeße Formel­
buch­
stabe
Masseinheit Abk. der Einheit
Ladung Q Coulomb C = As
Spannung U Volt V
Leistung P Watt W = VA
El. Feldstaerke E Volt pro Meter V/m
Magn. Feldstaerke H Ampere pro Meter A/m
Frequenz f Hertz Hz=1/s
Widerstand R Ohm Ω=V/A
Leitwert G Siemens S=1/Ω
Kapazitaet C Farad F=As/V
Induktivitaet L Henry H=Vs/A

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

Testen Sie sich, indem Sie links auf die Fragezeichen klicken, aber nur einmal in jeder Tabelle!

TA205 Welche der nachfolgenden Antworten enthält nur Basiseinheiten nach dem internationalen Einheitensystem?
   Sekunde, Meter, Volt, Watt
   Ampere, Kelvin, Meter, Sekunde
   Farad, Henry, Ohm, Sekunde
   Grad, Hertz, Ohm, Sekunde

Sie haben die Frage gut beantwortet, wenn Sie in der linken Spalte nur einmal das Wort "Richtig" sehen und keinmal "Falsch".

TA203   Welche Einheit wird für die elektrische Leistung verwendet?
   Joule (J)
   Kilowattstunden (kWh)
   Watt (W)
   Amperestunden (Ah)
TA201   Welche Einheit wird für die elektrische Spannung verwendet?
    Amperestunden (Ah)
   Ampere (A)
   Ohm (Ω)
   Volt (V)
TA208  Welche Einheit wird für die Kapazitaet verwendet?
   Farad (F)
   Ohm (Ω)
   Siemens (S)
   Henry (H)
TA204   In welcher Einheit wird der elektrische Widerstand angegeben?
   Siemens
   Farad
   Ohm
   Henry
TA202   Welche Einheit wird für die elektrische Ladung verwendet?
   Kilowatt (kW)
   Amperesekunde (As)
   Joule (J)
   Ampere (A)

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Zehnerpotenzen

Das Messergebnis kann ein Vielfaches oder ein Teil einer Einheit sein. Es werden meist dezimale Vielfache oder Teile von Einheiten benutzt, zum Beispiel kilo für tausendfach oder milli für ein Tausendstel.

Faktor Potenz Vorsatz Zeichen
billionenfach 1012 Tera T
milliardenfach 109 Giga G
millionenfach 106 Mega M
tausendfach 103 kilo k
hundertfach 102 hekto h
zehnfach 101 deka da
zehntel 10-1 dezi d
hundertstel 10-2 zenti c
tausendstel 10-3 milli m
millionstel 10-6 mikro µ
milliardstel 10-9 nano n
billionstel 10-12 piko p

Achten Sie darauf, dass die Abkuerzungen für Tera, Giga und Mega mit großen Buchstaben und alle anderen mit kleinen Buchstaben geschrieben werden. Besonders wichtig ist es bei m oder M (milli oder Mega) und bei k für kilo, denn das große K wird in der Digitaltechnik auch für Kilo verwendet, wobei dort K = 1024 ist.
1 Kilobyte (1 KB) sind 1024 Byte.

1 ·10-6 ist gleichbedeutend mit

Ich mache die Umwandlung so: Ich zähle bei Zahlen kleiner als 1 vom Komme nach rechts bis zur letzten Stelle der Zahl. Steht die letzte Zahl beispielsweise an zweiter Stelle (0,42), beginne ich mit 10-2, steht sie an dritter Stelle (0,042) mit 10-3 und so weiter und setze dann die Stellen links davon als Zahl davor, hier also 42. Dann sind beispielsweise

0,42       = 42·10-2    oder
0,042      = 42·10-3    oder
0,00042    = 42·10-5

TA101   0,042 A entspricht
   42·10-1 A.
   42·103 A.
   42·10-2 A.
   42·10-3 A.

Für die Umwandlung in kilo, milli, mikro und so weiter ist es zweckmäßig, wenn die Hochzahlen die Werte 3 (kilo), 6 (Mega), 9 (Giga) oder -3 (milli), -6 (mikro), -9 (nano) oder -12 (piko) haben.

Wenn die letzte Stelle nicht bei einem dieser Werte endet, kann man einfach eine Null anhängen. Für 0,00042 kann man auch 0,000420 schreiben, ohne dass sich der Wert ändert. Nun zähle ich bis zur Null sechs Stellen, also 10-6 und setze dann 420 davor, also 420·10-6.

TA102   0,00042 A entspricht
   420·10-6 A.
   420·106 A.
   420·10-5 A.
   42·10-6 A.

Bei Zahlen größer als eins versetze ich gedanklich das Komma so weit nach links, bis eine einstellige Zahl dabei heraus kommt. Die Anzahl der Stellen, um die ich das Komma nach links geschoben habe, entspricht der Hochzahl der Zehnerpotenz.

Beispiele
420    =  420,0 = 4,200·102 = 4,2·102
4200   =  4,2·103
42000 =  4,2·104

In der Elektrotechnik verwendet man normalerweise Zehnerpotenzen mit 3, 6, 9, 12 oder
-3, -6, -9, -12.

TA104   4 200 000 Hz entspricht
   42·10-5 Hz.
   4,2·105 Hz.
   42·106 Hz.
   4,2·106 Hz.

Umgekehrt geht man vor, wenn man einen Zahlenwert mit einer Zehnerpotenz hat und es soll eine normale Dezimalzahl daraus gemacht werden, mache ich es so. Wenn die Zehnerpotenz positiv ist, schreibe ich die Zahl vor der Zehnerpotenz hin und verschiebe das Komma so weit nach rechts, wie die Hochzahl lautet.

Beispiele
5,1·102 = 510
51·105 = 5100000

Übungsaufgabe ÜB101   Der Zahlenwert 510·102 ist
   5100
   51000
   0,0051
   0,051

 

Übungsaufgabe ÜB102:   Der Zahlenwert 51·104 ist
   510000
   51000
   0,00051
   0,000051

 

TA103   100 mW entspricht
   0,01 W.
   0,001 W.
   10-1 W.
   10-2 W.