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Das "Ampere" wird neu definiert!
#1
Am 20.Mai 2019, dem Weltmetrologietag, treten die neuen SI-Einheiten in Kraft. Im SI-System (Internationales Einheitensystem) sind dann 7 Einheiten neu definiert.

Bisher wird das Ampere so definiert (tief Luft holen): 1 Ampere ist die Stärke eines zeitlich unveränderlichen elektrischen Stromes, der, durch zwei im Abstand 1 Meter voneinander angeordnete, geradlinige, unendlich lange Leiter von vernachlässigbar kleinem, kreisförmigen Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern je 1 Meter Leiterlänge die Kraft 20 nN hervorrufen würde.

Mit dieser Definition (43 Wörter, 6 Kommas) lässt sich ein Versuchsaufbau nur näherungsweise erstellen .... woher bekommt man z.B. unendlich lange Leiter?

Ab 2019 heißt es nur noch: Ein Ampere wird gemessen als Elektronen pro Zeiteinheit. Ein Elektron trägt die so genannte Elementarladung e; und das ist eine Naturkonstante. Auch andere Einheiten werden neu definiert und knüpfen immer an Naturkonstante an.

Für 1 Ampere müssen danach 6 241 509 629 152 650 000 Elektronen pro Sekunde eine Stelle eines Leiters passieren.

Und was bedeutet dies nun für uns? Antwort: Nichts! Was für den Experten in der Physik eine Revolution ist, muss den Endverbraucher und Anwender nicht wirklich interessieren. Unser Kathodenstrom von 8 mA bleibt weiterhin 8 mA.

Zuständig für dererlei Dinge ist die PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) in Braunschweig. Diese Institution gibt in unregelmäßigen Abständen wunderschöne Hefte im hochglänzenden Farbdruck heraus, die dem interessierten Laien physikalische Zusammenhänge erklären. Diese Hefte kann man kostenlos abonnieren, oder auch herunterladen:

https://www.ptb.de/cms/presseaktuelles/z...e-abo.html
Grüße aus dem Odenwald,

Werner


Lesen gefährdet die Dummheit!
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#2
Danke Werner,
ich habe soeben die "Massstäbe" abonniert

Gruß
Wilhelm
Niemandes Herr, Niemandes Knecht,
so ist es gut, so ist es recht

von Fallersleben
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#3
Die Definition für die Einheit Ampere musste ich in der Schule auswendig lernen. Die unendlichen Leiter sind mir in Erinnerung geblieben: Auf die Frage, dass ein unendlicher Leiter ja auch einen unendlichen Widerstand haben muss, kam die Aussage, dass man die Länge des Leiters nur eine Größenordnung höher sein muss als der Abstand der Leiter; dann hätte man einen ausreichend langen, also quasi unendlichen Leiter.

Die neue Definition erscheint mir durchaus logischer, wobei auch hier sich die Frage stellt, wie man denn die Anzahl der fließenden Elektronen zählt, um ein Messgerät für Ampere zu eichen.

Aber für die Schüler erleichtert sich die Sache, weil weniger auswendig zu lernen ist.

Am Ende habe ich diese Definition nie gebraucht: Non scholae, sed vitae discimus! ;-)
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#4
Echt? Sowas musste man auswendig lernen? Da stellt sich die
Frage, ob diese Lehrkräfte auch schon mal einen Lötkolben in
der Hand hatten. Für mich hats jedenfall immer gereicht, wenn
man weiss das 1A bei 1V duch 1 Ohm fliesst
VG Micha
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#5
Bernhard: Dank der Nanotechnologie gibt es mittlerweile eine Einzelelektronenpumpe und das Zählen übernimmt ein "Single Electron Transistor" (SET).

Micha: Diese Lehrkräfte haben evtl. noch keinen Lötkolben in der Hand gehabt ..... müssen sie auch nicht ...... Löten gehört ja auch nicht zu ihrem Aufgabenbereich (Kompetenzbereich) .... das machen dann die Facharbeiter/Meister/Techniker/Ing.
Grüße aus dem Odenwald,

Werner


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#6
"unendlich lange Leiter"

Werner,
was Deine und auch meine Lehrer damals nicht wußten, oder zur Kenntnis genommen haben, findet man sehr schön erklärt in "Simonyi, K.: Grundgesetze des elektromagnetischen Feldes, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1963, S. 30".

Simonyi, eigentlich als großer Theoretiker bekannt, erklärt sehr anschaulich, daß ab einer gewissen Länge der Leitungen der Unterschied zu "unendlich" vernachlässigbar klein ist. Aber die Berechnung wird einfacher, wenn man "unendlich" ansetzt.

MfG DR
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#7
Für den normalen Strippenzieher und Röhrenradiorestaurator mit dem DMM ist das wohl eher nicht gedacht, aber für hochkomplexe und empfindliche Messkonstruktionen bei der PTB hier oder in der Raumfahrt vielleicht....

Freundliche Grüße,
Arnold
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#8
Für alle, die, wie ich, kein Latein hatten (Gott sei dank gibt es Google Übersetzer):
non scholae, sed vitae discimus = Nicht für die Schule, sondern für das Leben lernen wir

ipsum (Viele Grüße)

Pitter
Herzliche Grüße

Pitter
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#9
(13.12.2018, 11:57)hardware.bas schrieb: ...Da stellt sich die Frage, ob diese Lehrkräfte auch schon mal einen Lötkolben in
der Hand hatten.  ...
VG Micha

Hallo Micha,

unser Physiklehrer am Gymnasium war in den 70ziger und Anfang der 80ziger Jahre von der alten Schule, mit Frontunterricht, auswendig-lernen und gründlicher Versuchsvorbereitung,-durchführung und -nachbereitung.

Als Hobby war er vom Segelfliegervirus infiziert, so dass er beim Bau und Reparatur der Flieger Hand anlegen musste. Gleichzeitig hat er Schmetterlinge gesammelt und auch dort filigrane Handarbeit geleistet. Auch gelötet hat er das eine oder andere, natürlich nicht professionell.

Ich denke, sein pädagogisches Konzept war seiner Zeit geschuldet und mich hat er für mein nachfolgendes Studium so gut vorbereitet, dass ich es ohne größere Schwierigkeiten absolvieren konnte.

Immerhin hat er die mathematische Darstellung der Schwingungen mit komplexen Zahlen so erklärt und trainiert, dass ich diese Mathematik heute noch nutzen kann.
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#10
Wie hat er Schwingungen mit komplexen Zahlen erklärt? Das macht man doch mit Differentialgleichungen.

Komplexe Zahlen sind ideal in der Wechselstromrechnung zur Darstellung von Real- und Blindanteil.
Grüße aus dem Odenwald,

Werner


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#11
Schwingungen und komplexe Zahlen

Erklärung eventuell so:


.pdf   3D_Proj_Kreis-eps-converted-to.pdf (Größe: 34,47 KB / Downloads: 30)

oder so:


.pdf   projektion-eps-converted-to.pdf (Größe: 8,71 KB / Downloads: 29)

vielleicht auch so:


.pdf   3D_F_Analyse.pdf (Größe: 66,41 KB / Downloads: 35)

Wer sich genauer dafür interessiert, kann unter "Spektren periodischer Zeitfunktionen" nachlesen.

MfG DR
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#12
Ja, ok, aber so wird das doch nicht in der Schule behandelt - und darum ging es doch! Fourier schon gar nicht!

Selbst in einem Physik-Leistungskurs bedient man sich doch (sinnvollerweise) einer Differentialgleichung um eine harmonische Schwingung zu erklären. Gelöst werden muss diese Gleichung dann natürlich nicht .... das ist Hochschulstoff.

Die komplexe Rechnung wird - soweit ich weiß - nur im Beruflichen Gymnasium im Leistungskurs Elektrotechnik zur Berechnung von Wirk- und Blindanteil von Wechselstromgrößen gelehrt, das ist dann eine gute Vorbereitung für ein Elektrotechnikstudium.

Vielleicht gibt es hier aber deutliche Unterschiede zwischen den Bundesländern, was ich mir aber nicht vorstellen kann. Aber ich lasse mich da gerne eines Besseren belehren.
Grüße aus dem Odenwald,

Werner


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#13
Ich habe dieses Heft nun auch abonniert und bin echt gespannt......
Immer guten Empfang und viele Grüße - Uwe
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#14
Natürlich ist es Aufgabe der Lehrkräfte, die physikalischen
Zusammenhänge zu erklären. Der Schüler und spätere
Praktiker muss das begreifen, um seine Aufgaben zu
erfüllen. Er muss es also wissen, dies jedoch nicht als
auswendig gelernte Floskel herbeten zu müssen.
Ich denke mal, dass derartige Lehrmethoden viele
potentielle Erfinder oder gute Techniker dazu bewogen
haben, einen anderen Beruf zu wählen. Schade, dass
dieses menschliche Fachpotenzial dann brachliegen würde.
Ich denke jedoch, dass die meisten heutigen naturwissen-
schaftlichen Lehrkräfte, praxisgerecht vermitteln.
VG Micha
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#15
(15.12.2018, 13:51)Werner schrieb: Selbst in einem Physik-Leistungskurs bedient man sich doch (sinnvollerweise) einer Differentialgleichung um eine harmonische Schwingung zu erklären. Gelöst werden muss diese Gleichung dann natürlich nicht .... das ist Hochschulstoff.

Nun, Basis für meinen Physikleistungskurs war damals das dreiteilige Buch "Physik" Band II von Oskar Höfling. Im 2. Teil der 13. Auflage, das noch im meinem Besitz ist, wird ab Seite 562 der Wechselstromkreis thematisiert, die ensprechenden Differentialgleichungen aufgestellt und für die Parallel- und Hintereinanderschaltung von Induktiviät und Kapazität gelöst und die bekannten Gleichungen für die Resonanz abgeleitet.

Unser Physiklehrer hat aber aus eigenem Antrieb noch ein wenig mehr dazu gemacht; das war dann natürlich auch eine Aufgabe in seiner Aibturklausur, die ja noch nicht zentral gestellt wurde.
Im unserem Leistungskurs befand sich ein Mitschüler, der hochbegabt war, und natürlich gefordert werden musste. Der Mitschüler ist mittlerweise Professor für theoretische Chemie in Kaiserslautern, vorher an der TU Berlin. Ein weiterer Mitschüler war sein Bruder, nicht weniger begabt, mittlerweile Professor in Augsburg. Unter solchen, für mich durch aus glücklichen Randbedingungen hob sich das Niveau des schulischen Leistungskurses offensichtlich an. Als Pädagoge war mein Physiklehrer durchaus gefordert und -wie ich finde- an Ende erfolgreich.

Im Übrigen hat Barkhausen in seiner Promotion 1907 „Das Problem der Schwingungserzeugung mit besonderer Berücksichtigung schneller elektrischer Schwingungen“ behandelt. U.a. zeigt er auf, dass harmoischen Schwingungen in der Elektrik, in der Mechanik und in anderen Teilgebieten der gleichen Differentialgleichung folgen. Das ist mehr als 100 Jahre her!
Viele Grüße

Franz Bernhard


... und die Radios laufen nicht weg.....
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#16
Hallo liebe Radiofreunde,

Was lese ich da, das Ampere ist neu definiert worden ? Nein ! Oder doch ?

Nunmehr steht fest, dass 6 241 509 629 152 650 000 Elektronen, die mir die Entega hier in Darmstadt durch der Steckdose liefert, nein, bloß leiht (denn ich muss sie ja zurückgeben) eine Amperesekunde sind. Habt ihr mal bedacht, was das für die Stromtarife bedeutet ? Ich hab's nachgerechnet:

Jedes Elektron kostet mich jetzt exakt 1,20163236871 x 10^-23 Cent. Ökostrom natürlich. Das war mit der alten Definition, wo unendlich lange Leiter benötigt wurden (hab ich nicht), ja nicht so leicht nachzurechnen. Meint ihr, soviel Geld für ein Elektron aus ökologischem Anbau sei o.k.?

Grüße

Hans Martin
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#17
Hallo Hans Martin,

bist Du Dir sicher, daß Dein Versorger Dich für Elektronen bezahlen läßt? Du nutzt doch Wechselstrom. Die gleiche Zahl Elektronen, die Du bekommst, verlierst Du auch wieder. Big Grin 

Letztlich zahlst Du dafür, daß Dir Dein Versorger Elektronen leiht, um die Leitungen zu putzen und dabei nebenbei ein bischen Arbeit zu verrichten. Wenn Du den Wechselstrom natürlich gleichrichtest, kannst Du Deinen Versorger austricksen und ein paar (oder mehr) Elektronen behalten.

Gruß Ingo.
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#18
Servus,
In der Definition ist ein Grundsatzfehler:
Es muss heissen Defintion plus Mehrwertsteuer, dann kommen wir der Sache schon genauer auf  den Nennwert. Vor allem beim Elektronenklau hin und zurück, da fällt dann aber zweimal die Märchensteuer an! Big Grin Big Grin
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#19
(22.12.2018, 06:01)ingo schrieb: ..., um die Leitungen zu putzen und dabei nebenbei ein bischen Arbeit zu verrichten...

Hallo Ingo,

Und nicht nur das! Bei mir machen die Elektronen sogar noch viel mehr: bügeln, Geschirr spülen, Wäsche waschen, staubsaugen, Plätzchen backen, um nur einige Dinge aufzuzählen. Wie die Heinzelmännchen (und -frauchen, was wir im Zeitalter der Gleichberechtigung am Arbeitsplatz nicht unterschlagen wollen. Wobei ich von Letztgenanntem nur ein Einziges habe).

Es ist übrigens gar nicht so einfach zu beurteilen, ob 1 Ampere als Mengeneinheit für elektrischen Stom eigentlich viel oder wenig ist. Eine Nervenzelle im Gehirn sendet Impulse im Bereich von einem millionstel Picoampere, eine elektrische Lokomotive braucht ein Kiloampere. Dazwischen liegen in der Praxis Welten, die sich um mehr als 20 Größenordnungen unterscheiden. Die alte und die neue Definition der Einheit zeigen den Gegensatz ja. Es werden zwei extreme Situationen zur Definition herangezogen.

Immerhin, als Röhrenbastler gewähren wir den Elektronen ein außerordentliches Privileg, das sie sonstwo nicht genießen. Bei uns dürfen sie wenigstens ab und zu, nämlich zwischen Kathode und Anode, an die "frische Luft", beziehungsweise ins reine Vakuum.


Grüße

Hans Martin
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#20
(22.12.2018, 06:01)ingo schrieb: Letztlich zahlst Du dafür, daß Dir Dein Versorger Elektronen leiht, um die Leitungen zu putzen und dabei nebenbei ein bischen Arbeit zu verrichten. Wenn Du den Wechselstrom natürlich gleichrichtest, kannst Du Deinen Versorger austricksen und ein paar (oder mehr) Elektronen behalten.
Dabei ist der Wechselstrom fürs Leitung-putzen wesentlich effizienter als Gleichstrom. Der Gleichstrom pfuscht einfach nur huschhusch drüber, aber der Wechselstrom scheuert richtig hin und her.
Guckt Euch nur mal eine Wechselstromleitung von innen an, Ihr werdet stauen, wie sauber es da drin ist!

Gruß, Frank
Keiner von uns kommt lebend hier raus. Also hört auf, alles aufzusparen. Eßt leckeres Essen. Spaziert in der Sonne. Springt ins Meer. Sagt die Wahrheit und tragt euer Herz auf der Zunge. Seid albern. Seid freundlich. Seid komisch. Bastelt mit Radios. Für nichts anderes ist Zeit.
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