Das Erbe der Elektrotechnik: Diese Collage vereint die Pioniere der Elektrizität. Ihre Gemeinsamkeit – nach ihnen wurden SI-Einheiten benannt.(Bild: Gemeinfrei)
Die wichtigsten SI-Einheiten der Elektrotechnik tragen die Namen von Pionieren wie Tesla, Ampère und Faraday. Ihre Errungenschaften veränderten die Wissenschaft und leben in diesen Einheiten fort.
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SI-Einheiten, oder das Système International d'Unités, sind das weltweit anerkannte System von Maßeinheiten, das in Wissenschaft, Technik und Handel verwendet wird. Es wurde entwickelt, um eine einheitliche und präzise Grundlage für alle physikalischen Messungen zu schaffen, unabhängig von Land, Kultur oder wissenschaftlicher Disziplin. Die SI-Einheiten basieren auf sieben Basiseinheiten, aus denen durch mathematische Kombinationen eine Vielzahl von abgeleiteten Einheiten entsteht, die für spezifischere Messungen verwendet werden.
Geschichte und Bedeutung des SI-Systems
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Das SI-System wurde erstmals 1960 von der internationalen Einheitensystem-Konferenz ins Leben gerufen, um die verschiedenen Maßeinheitensysteme zu vereinheitlichen, die bis dahin verwendet wurden. Das System ist auf präzisen und international standardisierten Definitionen aufgebaut und ermöglicht dadurch vergleichbare Messungen weltweit. Es ist flexibel und wird kontinuierlich weiterentwickelt, um den wachsenden Anforderungen der Wissenschaft und Technik gerecht zu werden.
Das SI-System deckt eine Vielzahl physikalischer Größen ab, darunter Länge, Masse, Zeit, elektrische Stromstärke, Temperatur, Stoffmenge und Lichtstärke. Jede dieser Größen hat eine spezifische Basiseinheit, die durch fundamentale Naturkonstanten definiert ist. Diese präzisen Definitionen ermöglichen exakte Messungen und eine weltweite Vergleichbarkeit.
Was sind SI-Einheiten?
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SI-Einheiten (Système International d'Unités) sind die international anerkannten Standardmaßeinheiten für physikalische Größen. Sie wurden entwickelt, um ein einheitliches und präzises Messsystem zu schaffen, das weltweit in Wissenschaft, Technik und Handel verwendet wird. Das SI-System basiert auf sieben Basiseinheiten, die die Grundlage für alle anderen abgeleiteten Einheiten bilden.
Hier sind die sieben Basiseinheiten des SI-Systems:
Meter (m): Einheit der Länge
Kilogramm (kg): Einheit der Masse
Sekunde (s): Einheit der Zeit
Ampere (A): Einheit der elektrischen Stromstärke
Kelvin (K): Einheit der thermodynamischen Temperatur
Mol (mol): Einheit der Stoffmenge
Candela (cd): Einheit der Lichtstärke
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Zusätzlich zu diesen Basiseinheiten gibt es abgeleitete Einheiten, die durch Kombination der Basiseinheiten entstehen, wie zum Beispiel Newton (N) für Kraft oder Joule (J) für Energie. Die Verwendung von SI-Einheiten gewährleistet eine konsistente und präzise Kommunikation in allen wissenschaftlichen und technischen Bereichen.
Was sind die sieben Basiseinheiten des SI-Systems?
Die SI-Basiseinheiten sind die fundamentalen Einheiten des Systems. Sie sind nicht durch andere Einheiten ableitbar und dienen als Grundlage für alle abgeleiteten Einheiten. Hier sind die sieben Basiseinheiten und ihre modernen Definitionen:
1. Meter (m) – Einheit der Länge
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Der Meter ist die Basiseinheit der Länge. Ursprünglich wurde der Meter als der zehnmillionste Teil der Entfernung vom Nordpol zum Äquator definiert. Heute basiert die Definition auf der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum: Ein Meter ist die Strecke, die Licht im Vakuum in 1/299.792.458 Sekunden zurücklegt. Diese Definition ist extrem präzise und hängt direkt von einer Naturkonstanten ab – der Lichtgeschwindigkeit.
Beispiele für die Verwendung:
Vermessung von Entfernungen (in der Geodäsie oder Astronomie)
Bauwesen und Architektur
Größenmessungen in der Nanotechnologie
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2. Kilogramm (kg) – Einheit der Masse
Das Kilogramm ist die Basiseinheit der Masse. Früher war es durch einen physischen Standard definiert – ein Platin-Iridium-Zylinder, der in Paris aufbewahrt wurde. Im Jahr 2019 wurde das Kilogramm jedoch neu definiert und basiert nun auf der Planck-Konstanten. Diese Definition verknüpft die Masse mit einer fundamentalen Naturkonstanten, was eine noch genauere und stabilere Grundlage bietet.
Beispiele für die Verwendung:
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Messungen von Materialien und Rohstoffen
Wiegen von Lebensmitteln und Produkten in Handel und Industrie
Physikalische Berechnungen (z. B. Gravitationskraft)
3. Sekunde (s) – Einheit der Zeit
Die Sekunde ist die Basiseinheit der Zeit. Ursprünglich wurde sie als ein Bruchteil eines mittleren Sonnentages definiert. Heute wird sie durch die Schwingungen von Cäsium-Atomen definiert: Eine Sekunde ist die Zeit, die für 9.192.631.770 Schwingungen der Strahlung benötigt wird, die von einem Cäsium-133-Atom beim Übergang zwischen zwei Energieniveaus ausgesendet wird.
Beispiele für die Verwendung:
Zeitmessung in Uhren und GPS-Systemen
Physikalische Berechnungen, die Zeit involvieren (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung)
Atomuhren und Hochpräzisionszeitmessung
4. Ampere (A) – Einheit der elektrischen Stromstärke
Das Ampere ist die Basiseinheit für die elektrische Stromstärke. Ein Ampere entspricht dem Fluss von 1 Coulomb Ladung pro Sekunde durch einen Leiter. Seit 2019 ist die Definition des Ampere auf der Elementarladung eines Elektrons (1,602176634 × 10⁻¹⁹ Coulomb) basiert.
Beispiele für die Verwendung:
Elektrische Schaltkreise und Stromnetze
Messungen in der Elektrotechnik und Elektronik
Stromverbrauch in Geräten (z. B. Ampere von Haushaltsgeräten)
5. Kelvin (K) – Einheit der Temperatur
Der Kelvin ist die Basiseinheit der thermodynamischen Temperatur und misst die absolute Temperatur. Ein Kelvin ist definiert als der Bruchteil 1/273,16 der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes von Wasser (der Punkt, an dem Wasser gleichzeitig als Feststoff, Flüssigkeit und Gas existiert).
Beispiele für die Verwendung:
Temperaturmessungen in der Physik und Chemie
Klimaforschung und Wettervorhersage
Materialwissenschaften (z. B. Messung von Phasenübergängen)
6. Mol (mol) – Einheit der Stoffmenge
Das Mol ist die Basiseinheit für die Stoffmenge. Ein Mol entspricht der Menge eines Stoffes, die genauso viele Teilchen enthält wie in 12 Gramm Kohlenstoff-12 enthalten sind. Diese Anzahl wird durch die Avogadro-Konstante definiert (6,02214076 × 10²³ Teilchen pro Mol).
Beispiele für die Verwendung:
Chemische Reaktionen und Stöchiometrie
Berechnungen in der Biochemie (z. B. Konzentrationen in Lösungen)
Gasmessungen und -berechnungen (z. B. ideales Gasgesetz)
7. Candela (cd) – Einheit der Lichtstärke
Die Candela ist die Basiseinheit der Lichtstärke und beschreibt die Helligkeit einer Lichtquelle in eine bestimmte Richtung. Eine Candela entspricht der Lichtstärke einer Quelle, die monochromatisches Licht mit einer Frequenz von 540 × 10¹² Hertz und einer Strahlungsleistung von 1/683 Watt pro Steradiant aussendet.
Beispiele für die Verwendung:
Helligkeit von Lichtquellen wie Glühlampen und LEDs
Zusätzlich zu den Basiseinheiten gibt es viele abgeleitete Einheiten, die durch Kombination der Basiseinheiten entstehen. Beispiele hierfür sind:
Newton (N) für Kraft (1 N = 1 kg·m/s²)
Joule (J) für Energie (1 J = 1 N·m)
Pascal (Pa) für Druck (1 Pa = 1 N/m²)
Diese abgeleiteten Einheiten erleichtern die Beschreibung und Messung von komplexeren physikalischen Größen, wie zum Beispiel Kraft, Energie, Druck und elektrische Leistung.
Wie wird der Name einer SI-Einheit bestimmt?
Die Benennung von SI-Einheiten erfolgt nach klaren Regeln und Richtlinien, die von der Internationalen Organisation für das gesetzliche Messwesen (OIML) und dem Internationalen Komitee für Maß und Gewicht (CIPM) festgelegt wurden. Diese Organisationen überwachen und aktualisieren das Internationale Einheitensystem (SI), um sicherzustellen, dass es den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen entspricht.
Wichtige Punkte zur Benennung von SI-Einheiten:
1. Einheiten, die nach Wissenschaftlern benannt sind
Viele SI-Einheiten tragen die Namen von bedeutenden Wissenschaftlern, um deren Beiträge zur Wissenschaft und Technik zu würdigen. Beispiele dafür sind:
Newton (N) für Kraft, benannt nach Isaac Newton.
Joule (J) für Energie, benannt nach James Prescott Joule.
Watt (W) für Leistung, benannt nach James Watt.
Ampere (A) für elektrische Stromstärke, benannt nach André-Marie Ampère.
Die Benennung erfolgt in der Regel posthum, um die Lebensleistung dieser Personen zu ehren. Solche Namen werden nur dann vorgeschlagen, wenn die wissenschaftlichen Arbeiten des jeweiligen Wissenschaftlers einen bedeutenden und langfristigen Einfluss auf das Verständnis und die Entwicklung der betreffenden physikalischen Größe hatten.
2. Schreibweise und Abkürzungen
Klein- und Großschreibung: Die Namen von Einheiten selbst (im ausgeschriebenen Zustand) werden immer kleingeschrieben, z. B. "newton" oder "watt". Allerdings werden die Abkürzungen von Einheiten, die nach Personen benannt sind, immer mit einem Großbuchstaben geschrieben, wie "N" für Newton oder "A" für Ampere.
Beispiele:
Ausschreibung: "watt", "newton", "ampere"
Abkürzung: "W", "N", "A"
Einheiten, die nicht nach Personen benannt sind, werden sowohl in der ausgeschriebenen Form als auch in der Abkürzung kleingeschrieben (z. B. "meter" und "m" für Meter).
3. Systematischer Bezug zu Basiseinheiten
SI-Einheiten werden oft als Kombination von Basiseinheiten definiert, um spezifische physikalische Größen darzustellen. Beispielsweise ist die Einheit Newton für Kraft eine Kombination aus Kilogramm, Meter und Sekunde:
1 Newton (N) = 1 kg·m/s²
Die Namen und Definitionen solcher abgeleiteten Einheiten sind präzise festgelegt, um klare Beziehungen zwischen den Basiseinheiten darzustellen.
4. Neue Einheiten und wissenschaftliche Entwicklungen
Manchmal entstehen neue Einheiten aufgrund wissenschaftlicher Fortschritte oder aufgrund von Änderungen in den Definitionen bestehender Einheiten. Dies ist selten, aber wenn neue Erkenntnisse dazu führen, dass eine Einheit anders definiert werden muss, wird diese Änderung durch die CIPM und das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM) vorgeschlagen, genehmigt und implementiert. Ein Beispiel dafür ist die Neudefinition des Kilogramms im Jahr 2019, das nun auf der Planck-Konstanten basiert und nicht mehr auf einem physischen Prototyp.
5. Einheitensymbole und Regeln
Es gibt strenge Regeln für die Verwendung von Einheitensymbolen:
Sie dürfen nicht in Pluralform geschrieben werden (z. B. "5 m" und nicht "5 ms").
Sie dürfen nicht durch Punkte oder Abkürzungen modifiziert werden (z. B. "kg" und nicht "k.g.").
Eher versteckt ist dagegen das Thema SI-Einheiten. Diese finden sich auf Datenblättern, auf Produkten oder (wenn Sie schon auf all-electronics unterwegs sind) in Fachbeiträgen. Manche der Einheiten davon sind je nach Berufsgruppe mehr ins Blut übergegangen als das ABC, andere sind vielleicht vom Hörensagen bekannt oder Sie haben noch nie davon gehört. Viele der SI-Einheiten sind dabei nach berühmteren Wissenschaftlern (vor allem Physiker) benannt, die auf diesem Themengebiet immens zum Fortschritt beigetragen haben. Wir stellen an dieser Stelle die Forscher und "ihre" SI-Einheiten vor. Dabei gibt es auch Überschneidungen zur ChatGPT-Liste.
Befragt man ChatGPT (was Kurioses hervorbringen kann) nach den "einflussreichsten oder bekanntesten Elektroingenieure in der Geschichte oder der Gegenwart", gibt er/sie/es einem diese Liste aus:
Top 10 Einflussreichste Elektrotechniker
Nikola Tesla: Serbisch-amerikanischer Ingenieur und Physiker, bekannt für seine Pionierarbeit im Bereich Wechselstrom, Elektromagnetismus und drahtlose Kommunikation.
Thomas Edison: Amerikanischer Erfinder und Geschäftsmann, der entscheidende Entwicklungen in den Bereichen Elektrizität, Audio- und Videoaufzeichnung vorangetrieben hat.
Michael Faraday: Englischer Wissenschaftler, der die Grundlagen für das Verständnis von Elektromagnetismus und Elektrochemie legte.
James Clerk Maxwell: Schottischer Physiker, dessen Gleichungen den Elektromagnetismus beschreiben und eine der Grundlagen der modernen Elektrotechnik bilden.
Alexander Graham Bell: Schottisch-kanadisch-amerikanischer Wissenschaftler, Erfinder und Unternehmer, der das Telefon erfand und maßgeblich an der Entwicklung der Telekommunikation beteiligt war.
Heinrich Hertz: Deutscher Physiker, der die Existenz elektromagnetischer Wellen nachwies und somit den Weg für die drahtlose Kommunikation ebnete.
Jack Kilby: Amerikanischer Elektroingenieur, der den integrierten Schaltkreis erfand und damit die Basis für die moderne Elektronik legte.
Claude Shannon: Amerikanischer Mathematiker und Elektroingenieur, der als "Vater der digitalen Kommunikation und Informationstheorie" gilt.
John Bardeen: Amerikanischer Physiker und Elektroingenieur, der als einziger Mensch zweimal den Nobelpreis für Physik erhielt, unter anderem für die Erfindung des Transistors
Einigen dieser Namen begegnen wir ganz offensichtlich heute auf der Straße oder als Forschungseinrichtungen. Noch mehr beeinflussen uns natürlich die Erfindungen, die mit diesen Namen in Verbindung stehen. Was wäre die heutige Welt beispielsweise ohne den Transistor, wobei hier der Vollständigkeit halber neben Bardeen auch William Shockley und Walter Brattain genannt werden müssen.
James Prescott JouleEin Joule [J] ist die Einheit für Arbeit und Energie im Internationalen Einheitensystem (SI). Es entspricht der Arbeit, die durch eine Kraft von einem Newton verrichtet wird, wenn ihr Angriffspunkt um einen Meter verschoben wird. In elektrischen Begriffen entspricht ein Joule einer Wattsekunde, also der Energie, die in einer Sekunde von einem Strom von einem Ampere durch einen Widerstand von einem Ohm freigesetzt wirdJames Prescott Joule war ein englischer Physiker, der im 19. Jahrhundert lebte und für seine Forschungen auf dem Gebiet der Thermodynamik bekannt ist. Er formulierte das Joule'sche Gesetz, das die Wärmeentwicklung in einem elektrischen Leiter beschreibt, die proportional zum Quadrat des Stroms und zum Widerstand des Leiters ist. Joule spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung des Energieerhaltungssatzes, indem er zeigte, dass mechanische Arbeit und Wärme äquivalent sind, was zur Formulierung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik führte. Seine Experimente zur Bestimmung des mechanischen Wärmeäquivalents legten den Grundstein für den Energieerhaltungssatz in der Physik. Joules Arbeiten trugen wesentlich zum Übergang vom Dampfmaschinenzeitalter zur Elektrizität bei und beeinflussten die Entwicklung der modernen Physik nachhaltig.(Bild: gemeinfrei)
André-Marie AmpèreDas Ampere, Symbol A, ist die SI-Einheit der elektrischen Stromstärke. Sie ist definiert unter der Annahme, dass die Elementarladung e gleich 1,602176634*10-19ist – wenn ausgedrückt in der Einheit C, die gleich As ist – wobei die Sekunde wie folgt definiert ist ∆νCs. Diese Definition impliziert die exakte Beziehung e = 1,602 176 634 × 10-19As. Durch Umkehrung dieser Beziehung erhält man einen exakten Ausdruck für die Einheit Ampere in Form der Definitionskonstanten e und ∆νCs.Ampère war ein französischer Physiker und Mathematiker (1775 - 1836). Er war einer der Begründer der Elektrodynamik und leistete einen wichtigen Beitrag zur Theorie des Elektromagnetismus. Ampère formulierte das nach ihm benannte Gesetz, das den physikalischen Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetfeldern beschreibt. Seine Arbeiten hatten großen Einfluss auf die Entwicklung der Elektrotechnik und der Physik.(Bild: gemeinfrei)
Charles-Augustin de CoulombEin Coulomb [C] ist die Elektrizitätsmenge, die in einer Sekunde durch einen Strom von 1 Ampere übertragen wird.Coulomb war ebenfalls französischer Physiker und Ingenieur (1736 - 1806), der für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Elektrostatik und Magnetostatik bekannt ist. Coulomb formulierte das Coulombsche Gesetz, das die Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Teilchen beschreibt. Er war auch an der Entwicklung von Theorien und Instrumenten zur Messung elektrischer Ladungen beteiligt. Coulomb begann seine Laufbahn in der französischen Armee und diente später als Ingenieur.(Bild: gemeinfrei)
Michael FaradayEin Farad [F] ist die Kapazität eines Kondensators, zwischen dessen Platten eine Potenzialdifferenz von 1 Volt auftritt, wenn er mit einer Stromstärke von 1 Coulomb geladen wird.Michael Faraday war ein britischer Wissenschaftler (1791 - 1867). Er leistete wichtige Beiträge zur Elektrochemie und zum Elektromagnetismus. Faraday entdeckte die elektromagnetische Induktion, die elektrolytischen Gesetze und führte Begriffe wie das elektrische Feld und die magnetische Feldlinie ein. Er war ein ausgezeichneter Experimentator und legte den Grundstein für viele technologische Entwicklungen.(Bild: gemeinfrei)
Joseph HenryHenry [H] (Einheit der elektrischen Induktivität) - Die Henry-Induktivität ist die Induktivität eines geschlossenen Stromkreises, in dem eine elektromotorische Kraft von 1 Volt erzeugt wird, wenn sich der elektrische Strom im Stromkreis gleichmäßig mit einer Rate von 1 Ampere pro Sekunde ändert.Joseph Henry, geboren am 17. Dezember 1797, war ein amerikanischer Wissenschaftler, der maßgeblich zur Entwicklung der Elektrodynamik beigetragen hat. Er entdeckte das Phänomen der elektromagnetischen Induktion unabhängig von Michael Faraday und war besonders bekannt für seine Arbeit mit starken Elektromagneten. Henry diente als erster Sekretär des Smithsonian Institution in Washington, D.C., eine Position, die er von 1846 bis zu seinem Tod im Jahr 1878 innehatte.(Bild: gemeinfrei)
Heinrich HertzEin Hertz [Hz] ist die Einheit der Frequenz im Internationalen Einheitensystem (SI) und wird als eine Schwingung pro Sekunde definiert. Das bedeutet, dass ein Ereignis, das sich einmal pro Sekunde wiederholt, eine Frequenz von 1 Hertz hat. Die Einheit wird verwendet, um die Anzahl der Perioden eines sich wiederholenden Ereignisses pro Sekunde zu messen, wie z. B. die Schwingungen von Schallwellen oder die Taktfrequenz eines Prozessors.Heinrich Hertz, geboren am 22. Februar 1857 in Hamburg, war ein deutscher Physiker, der durch seine bahnbrechenden Experimente die Existenz elektromagnetischer Wellen nachwies. Er studierte bei berühmten Wissenschaftlern wie Hermann von Helmholtz in Berlin und machte sich daran, die Theorien von James Clerk Maxwell zu bestätigen, dass Licht und Wärme elektromagnetische Wellen sind. Im Jahr 1888 gelang es Hertz schließlich, elektromagnetische Wellen im Labor zu erzeugen und nachzuweisen, was die Grundlage für die Entwicklung der drahtlosen Telegrafie und später des Radios bildete. Trotz seiner kurzen Karriere, die durch seinen frühen Tod im Alter von nur 36 Jahren am 1.1.1894 beendet wurde, hinterließ Hertz ein bedeutendes Erbe, das sich in der Benennung der Einheit der Frequenz nach ihm, Hertz, widerspiegelt.(Bild: gemeinfrei)
Georg Simon OhmOhm (Einheit des elektrischen Widerstands) – das Ohm ist der elektrische Widerstand zwischen zwei Punkten eines Leiters, wenn eine konstante Potenzialdifferenz von 1 Volt, die an diese Punkte angelegt wird, einen Strom von 1 Ampere in dem Leiter erzeugt, wobei der Leiter nicht der Sitz einer elektromotorischen Kraft ist.Georg Simon Ohm, geboren am 16. März 1789 in Erlangen, war ein deutscher Physiker, der vor allem für das nach ihm benannte Ohmsche Gesetz bekannt ist. 1826 formulierte Ohm das grundlegende Gesetz (ohmsches Gesetz), das den Zusammenhang zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand in elektrischen Stromkreisen beschreibt (U=R*I). Er erkannte, dass der Stromfluss durch einen Leiter direkt proportional zur angelegten Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand des Leiters ist. Diese Erkenntnisse, die er in seinem Werk „Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet“ veröffentlichte, waren zu ihrer Zeit revolutionär und trugen wesentlich zum Verständnis und zur Weiterentwicklung der Elektrotechnik bei. Obwohl seine Arbeit zunächst wenig Anerkennung fand, gilt Georg Simon Ohm heute als einer der wichtigsten Pioniere auf dem Gebiet der Elektrizitätslehre. Er starb am 6. Juli 1854.(Bild: gemeinfrei)
Werner von SiemensDas nach Werner von Siemens benannte Siemens (Einheit der elektrischen Leitfähigkeit) definiert die elektrische Leitfähigkeit in einem Material, bei der durch eine Spannung von einem Volt ein Strom von einem Ampere fließt.Werner von Siemens war ein deutscher Erfinder und Industrieller (1816 - 1892), der mit der Gründung der Siemens AG große Bekanntheit erlangte. Im 19. Jahrhundert war er maßgeblich an der Entwicklung der Elektrotechnik und des Telegraphenwesens beteiligt. Mit seinen Innovationen wie der Verbesserung des Zeigertelegraphen und der Entwicklung der ersten elektrischen Eisenbahn leistete er einen wesentlichen Beitrag zur technischen Revolution. Seine Verdienste im Bereich der Elektrizität haben Werner von Siemens einen festen Platz in der Geschichte der Technik gesichert.(Bild: gemeinfrei)
Nikola TeslaDas Tesla [T] (Einheit der magnetischen Flussdichte) ist benannt nach Nikola Tesla, dem genialen Erfinder und Elektroingenieur, der am 10. Juli 1856 im heutigen Kroatien geboren wurde.Tesla ist bekannt für seine bahnbrechenden Beiträge zur Entwicklung der Wechselstromtechnologie, die das Fundament für das moderne Stromnetz legten. Seine Arbeiten umfassten die Entwicklung des Wechselstromgenerators, des Transformators und des Tesla-Transformators, bekannt als Tesla-Spule, die in der drahtlosen Kommunikation Anwendung fand. Teslas visionäre Ideen und Erfindungen, die seiner Zeit oft weit voraus waren, haben die Entwicklung der elektrischen Energieversorgung und der Funktechnik maßgeblich geprägt.(Bild: gemeinfrei)
Alessandro VoltaVolt (Einheit der Potenzialdifferenz und der elektromotorischen Kraft) – Das Volt ist die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten eines leitenden Drahtes, der einen konstanten Strom von 1 Ampere führt, wenn die die zwischen diesen Punkten abgegebene Leistung gleich 1 Watt ist.Alessandro Volta war ein italienischer Physiker (1745 -1827), der besonders für die Erfindung der Volta'schen Säule im Jahr 1800 bekannt ist, der ersten elektrischen Batterie, die eine stetige elektrische Spannung lieferte. Diese bahnbrechende Erfindung ermöglichte es, die chemische Erzeugung von Elektrizität zu verstehen und war grundlegend für die Entwicklung der Elektrochemie. Voltas Entdeckungen legten das Fundament für die moderne Elektrizitätslehre und er gilt als einer der Wegbereiter für die Elektrizitätswissenschaft.(Bild: gemeinfrei)
James WattWatt [W] (Einheit der Leistung) – Ein Watt ist die SI-Einheit der Leistung und wird definiert als die Rate, bei der Arbeit verrichtet wird, wenn ein Objekt mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde gegen eine konstante entgegengesetzte Kraft von einem Newton bewegt wird.James Watt, geboren am 19. Januar 1736 in Greenock, Schottland, war ein schottischer Erfinder und Ingenieur, dessen Verbesserungen an der Dampfmaschine oft alsSchlüssel zur Industriellen Revolutionangesehen werden. Seine Arbeiten zur Effizienzsteigerung der Dampfmaschinen, einschließlich der Einführung des separaten Kondensators, führten zu einer breiteren Anwendung dieser Technologie in Minen, Fabriken und bei der Eisenbahn. Watts Erfindungen hatten nicht nur technische, sondern auch soziale Auswirkungen, da sie die Energieeffizienz und die Produktivität erheblich steigerten. Heute erinnert sein Name als Maßeinheit der Leistung an seinen enormen Beitrag zur Ingenieurwissenschaft und Mechanik. Er starb am 25. August 1819.(Bild: gemeinfrei)
Ehrenvolle Erwähnung: Marie Curie und ihre physikalische Einheit
Sowohl in der Liste von ChatGPT als auch in der Bildergalerie fällt eine Sache auf: es ist nicht eine einzige Frau darunter. Das ist kein böser Wille, sondern der Tatsache geschuldet, dass Frauen in der Wissenschaft früherer Tage leider keine so große Rolle gespielt haben beziehungsweise sie keine spielen durften. Doch zum Glück gibt es Ausnahmen. Die wohl berühmteste ist Marie Curie, nach der auch eine Einheit (wenn auch keine SI-Einheit) benannt wurde. "Ihr" Curie [Ci] steht für die Aktivität einer radioaktiven Substanz, wobei ihr diese Ehre zusammen mit ihrem Mann Pierre Curie zuteil wurde.
Zudem war ihr Beitrag zur Wissenschaft so groß, dass sie zwei Nobelpreise in unterschiedlichen Kategorien erhielt: Physik (1903, gemeinsam mit Pierre Curie und Becquerel) und Chemie (1911). Neben Linus Pauling (1954 Chemie, 1963 Frieden) ist Marie Curie die einzige Person, die Nobelpreise in zwei unterschiedlichen Disziplinen erhalten hat.
Neben Marie Curie gibt es mit Maria Goeppert-Mayer (1906–1972) nur noch eine Frau, die ihren Namen in einer physikalischen Einheit verewigen konnte. Das Goeppert-Mayer [GM] der deutsch-amerikanischen Physikerin beschreibt den Zwei-Photonen-Wirkungsquerschnitt eines Materials.
Sonderfall Elektrizität: Wer hats entdeckt?
Es ist schwierig, eine einzige Person als „Entdecker“ der Elektrizität zu bestimmen, da die Entwicklung des Verständnisses über Elektrizität ein langer und vielschichtiger Prozess war. Verschiedene Forscher und Denker haben über Jahrhunderte hinweg entscheidende Beiträge geleistet. Einige davon gelten als bahnbrechend, aber keine einzelne Person kann als alleiniger Entdecker bezeichnet werden.
Wichtige Meilensteine, die von verschiedenen Personen erreicht wurden, sind:
Thales von Milet erkannte die ersten Phänomene der statischen Elektrizität, ohne jedoch das Konzept von Elektrizität zu verstehen.
William Gilbert führte den Begriff der Elektrizität ein und war der erste, der das Phänomen systematisch untersuchte.
Benjamin Franklin bewies, dass Blitze eine Form von Elektrizität sind und legte den Grundstein für das Verständnis elektrischer Ladungen.
Alessandro Volta schuf die erste Batterie, was die praktische Anwendung elektrischer Energie ermöglichte.
Michael Faraday entdeckte die elektromagnetische Induktion, eine wesentliche Grundlage für die Nutzung von Elektrizität in Maschinen.
Thomas Edison und Nikola Tesla trugen entscheidend zur Entwicklung des modernen Stromnetzes bei. Edison setzte auf Gleichstrom (DC), während Tesla Wechselstrom (AC) bevorzugte, das heute weltweit verwendet wird.
Jede dieser Personen hat zu einem entscheidenden Aspekt des Verständnisses der Elektrizität beigetragen, aber keine von ihnen kann allein für die „Entdeckung“ verantwortlich gemacht werden. Stattdessen war es eine kontinuierliche Entwicklung, die von der Antike bis ins 19. Jahrhundert reichte.
Welche bekannten Physiker gibt es sonst noch?
Erwin Schrödinger (1887–1961)Berühmt für: QuantenmechanikSchrödinger ist vor allem für die Schrödinger-Gleichung bekannt, die das Verhalten von Quantenmechanischen Systemen beschreibt. Diese Gleichung ist ein zentrales Element der Quantenmechanik und beschreibt, wie sich Wellenfunktionen im Laufe der Zeit verändern. Schrödinger ist auch bekannt für sein Gedankenexperiment "Schrödingers Katze", das die bizarren Implikationen der Quantenmechanik aufzeigt.(Bild: Von Nobel foundation -http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/schrodinger-bio.html, Gemeinfrei,Link)
Stephen Hawking (1942–2018)Berühmt für: Kosmologie und Schwarze LöcherHawking ist bekannt für seine Arbeiten zur Theorie der Schwarzen Löcher und zur Quantengravitation. Er schlug die "Hawking-Strahlung" vor, eine theoretische Form von Strahlung, die von Schwarzen Löchern emittiert wird. Dies verband Quantenmechanik mit Allgemeiner Relativitätstheorie und führte zu neuen Einblicken in das Verhalten von Raum und Zeit. Hawking arbeitete auch an Theorien zum Ursprung des Universums und der Kosmologie..Archived directory listingin derWayback Machine., Gemeinfrei,Link)(Bild: VonNASA-Original.Source(StarChild Learning Center).Archived directory listingin derWayback Machine., Gemeinfrei,Link)
Galileo Galilei (1564–1642)Berühmt für: Astronomie und MechanikGalileo gilt als einer der Begründer der modernen Wissenschaft und leistete entscheidende Beiträge zur Entwicklung des Teleskops. Er war einer der ersten, der das heliozentrische Weltbild von Kopernikus unterstützte und damit die Vorstellung durchbrach, dass die Erde das Zentrum des Universums sei. In der Mechanik entdeckte er das Gesetz des freien Falls und legte den Grundstein für die spätere klassische Mechanik.. These claims may or may not be valid in all jurisdictions.As such, use of this image in the jurisdiction of the claimant or other countries may be regarded as copyright infringement. Please seeCommons:When to use the PD-Art tagfor more information., Public Domain,Link)(Bild: ByGodfrey Kneller- one or more third parties have made copyright claims against Wikimedia Commons in relation to the work from which this is sourced or a purely mechanical reproduction thereof. This may be due to recognition of the "sweat of the brow" doctrine, allowing works to be eligible for protection through skill and labour, and not purely by originality as is the case in the United States (where this website is hosted). These claims may or may not be valid in all jurisdictions.As such, use of this image in the jurisdiction of the claimant or other countries may be regarded as copyright infringement. Please seeCommons:When to use the PD-Art tagfor more information., Public Domain,Link)
Richard Feynman (1918–1988)Berühmt für: Quantenphysik und Feynman-DiagrammeFeynman war einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts und leistete bahnbrechende Arbeiten in der Quantenmechanik und speziell in der Quantenelektrodynamik (QED). Er entwickelte die sogenannten Feynman-Diagramme, eine Methode zur Veranschaulichung der Wechselwirkungen von Teilchen, die heute ein Standardwerkzeug in der Teilchenphysik sind. 1965 erhielt er den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten zur QED.(Bild: Von Copyright Tamiko Thiel 1984 - communication from photographer, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44950603)
James Clerk Maxwell (1831–1879)Berühmt für: ElektromagnetismusMaxwell war ein Pionier auf dem Gebiet des Elektromagnetismus und entwickelte die berühmten Maxwellschen Gleichungen, die das Verhalten von elektrischen und magnetischen Feldern beschreiben. Seine Arbeiten vereinten das Wissen über Elektrizität und Magnetismus und legten den Grundstein für die moderne Elektrodynamik. Maxwells Theorie sagte auch die Existenz von elektromagnetischen Wellen voraus, was später zur Entdeckung von Radiowellen führte., Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=501204)(Bild: Von digitized from an engraving by G. J. Stodart from a photograph by Fergus of Greenock - The Life of James Clerk Maxwell, by Lewis Campbell and William Garnett (see [1]), Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=501204)
Marie Curie (1867–1934)Berühmt für: Erforschung der RadioaktivitätCurie war eine Pionierin in der Erforschung radioaktiver Elemente und entdeckte die Elemente Radium und Polonium. Sie war die erste Frau, die den Nobelpreis erhielt, und die einzige Person, die zwei Nobelpreise in unterschiedlichen Disziplinen (Physik 1903 und Chemie 1911) gewann. Ihre Forschung legte den Grundstein für viele Anwendungen in der Medizin und Kernenergie.(Bild: Von Fotograv. - Generalstabens Litografiska Anstalt Stockholm - http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1911/marie-curie.html, published in 1912 in Sweden in Les Prix Nobel, p. 64, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18253364)
Niels Bohr (1885–1962)Berühmt für: Atommodell und QuantenmechanikBohr entwickelte das Bohrsche Atommodell, das erklärte, wie Elektronen stabile Bahnen um den Atomkern ziehen, ohne dabei Energie zu verlieren, und dass Elektronen bei einem Sprung zwischen Bahnen Energie in Form von Licht abgeben oder aufnehmen. Dieses Modell war ein erster Schritt zur modernen Quantenmechanik. Bohr spielte auch eine zentrale Rolle in der Entwicklung der Kernphysik und des Verständnisses von Quantenzuständen.(Bild: Von The American Institute of Physics credits the photo [1] to AB Lagrelius & Westphal, which is the Swedish company used by the Nobel Foundation for most photos of its book series Les Prix Nobel. - Niels Bohr's Nobel Prize biography, from 1922, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=288274)
Isaac Newton (1642–1727)Berühmt für: Klassische Mechanik und GravitationNewton formulierte die drei Bewegungsgesetze, die die Grundlage der klassischen Mechanik bilden. Außerdem entdeckte er das Gravitationsgesetz, das besagt, dass alle Massen einander anziehen. Diese Arbeiten legten den Grundstein für die moderne Physik und Astronomie. Newton erforschte auch das Licht und entdeckte, dass weißes Licht aus einem Spektrum von Farben besteht.. These claims may or may not be valid in all jurisdictions.As such, use of this image in the jurisdiction of the claimant or other countries may be regarded as copyright infringement. Please seeCommons:When to use the PD-Art tagfor more information., Public Domain,Link)(Bild: ByGodfrey Kneller- one or more third parties have made copyright claims against Wikimedia Commons in relation to the work from which this is sourced or a purely mechanical reproduction thereof. This may be due to recognition of the "sweat of the brow" doctrine, allowing works to be eligible for protection through skill and labour, and not purely by originality as is the case in the United States (where this website is hosted). These claims may or may not be valid in all jurisdictions.As such, use of this image in the jurisdiction of the claimant or other countries may be regarded as copyright infringement. Please seeCommons:When to use the PD-Art tagfor more information., Public Domain,Link)
Max Planck (1858–1947)Berühmt für: Begründung der QuantentheoriePlanck war der Begründer der Quantentheorie, die einen entscheidenden Durchbruch in der Physik des 20. Jahrhunderts darstellt. Seine Plancksche Strahlungsformel löste das Problem des ultravioletten Katastrophe, indem sie vorschlug, dass Energie nur in diskreten Mengen (Quanten) emittiert oder absorbiert wird. Diese Entdeckung führte zur Entwicklung der Quantenmechanik, die die mikroskopische Welt der Atome und Teilchen beschreibt. - https://library.si.edu/image-gallery/73553, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2597212)(Bild: Von Autor/-in unbekannt, credited to Transocean Berlin (see imprint in the lower right corner) - https://library.si.edu/image-gallery/73553, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2597212)
Albert Einstein (1879–1955)Berühmt für: RelativitätstheorieEinstein revolutionierte das Verständnis von Raum, Zeit und Gravitation. Seine spezielle Relativitätstheorie (1905) führte zur berühmten Formel E = mc², die die Äquivalenz von Energie und Masse beschreibt. Die allgemeine Relativitätstheorie (1915) erklärte, dass Gravitation durch die Krümmung von Raum und Zeit verursacht wird. Einstein leistete auch wichtige Beiträge zur Quantenmechanik, insbesondere durch seine Erklärung des photoelektrischen Effekts, wofür er 1921 den Nobelpreis erhielt.(Bild: Von Ferdinand Schmutzer - https://web.archive.org/web/20071026151415/http://www.anzenbergergallery.com/en/article/134.html, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33786836)
Auf einen Blick: Elektroingenieure und ihre SI-Einheiten
