Einheiten in der Elektronik

„Der Widerstand ist 470“ – 470 was? Ohm, Kiloohm, Megaohm? Eine Zahl ohne Einheit ist in der Elektronik wertlos, im schlimmsten Fall gefährlich. Jede Messung, jedes Datenblatt und jeder Wert im Schaltplan besteht deshalb aus zwei Teilen: einer Zahl und einer Einheit. Wer sauber mit Einheiten umgeht, findet nebenbei die meisten eigenen Rechenfehler, bevor sie Bauteile kosten.

Größe = Zahlenwert × Einheit

Eine physikalische Größe wie die Spannung ist immer das Produkt aus einem Zahlenwert und einer Einheit:

Dafür gibt es eine kurze Schreibweise: Geschweifte Klammern um das Formelzeichen meinen den Zahlenwert, eckige die Einheit. Bei U = 12 V ist also {U} = 12 und [U] = V. Wichtig ist der Unterschied zwischen Formelzeichen und Einheitenzeichen: U steht für die Größe Spannung, V für die Einheit Volt. Formelzeichen werden kursiv gesetzt, Einheiten aufrecht – so verwechselst du die Leistung P nicht mit dem Vorsatz P für Peta, und das Formelzeichen W für Arbeit nicht mit der Einheit W für Watt.

Die wichtigsten Größen der Elektronik

Diese Größen begegnen dir in fast jedem Schaltplan und Datenblatt:

Alle diese Einheiten lassen sich auf wenige Grundbausteine zurückführen – die SI-Basiseinheiten. Volt, Ohm und Farad sind „abgeleitete“ Einheiten mit eigenem Namen, damit man nicht jedes Mal kg · m²/(s³ · A) schreiben muss.

Zwei Sonderfälle aus der Tabelle: Der Wirkungsgrad ist ein Verhältnis zweier Leistungen – die Einheiten kürzen sich weg, übrig bleibt eine reine Zahl, die man meist in Prozent angibt (0,9 = 90 %). Und elektrische Energie rechnet der Stromversorger nicht in Joule ab, sondern in Kilowattstunden: 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3,6 MJ.

Weil echte Werte oft sehr groß oder sehr klein sind, stehen vor den Einheiten Vorsätze wie k (Kilo), m (Milli) oder µ (Mikro). Ein Kondensator mit 0,000 000 1 F heißt im Schaltplan einfach 100 nF.

Die Einheitenprobe

Einheiten verhalten sich in Formeln wie Zahlen: Du kannst sie multiplizieren, teilen und kürzen. Das macht sie zu einem eingebauten Prüfwerkzeug. Rechnest du eine Formel mit Einheiten statt Zahlen durch, muss am Ende die Einheit der gesuchten Größe herauskommen. Tut sie es nicht, ist die Formel falsch umgestellt.

Größengleichungen und Zahlenwertgleichungen

Die Formeln in diesen Grundlagen sind Größengleichungen: Du setzt Zahl samt Einheit ein und bekommst ein Ergebnis samt Einheit. Sie gelten unabhängig davon, ob du in mA oder A rechnest – solange du die Einheiten mitnimmst.

In älteren Büchern und Datenblättern findest du dagegen manchmal Zahlenwertgleichungen wie „P = U · I / 1000 mit P in kW, U in V und I in A“. Die stimmen nur, wenn du exakt die vorgeschriebenen Einheiten einsetzt. Erkennbar sind sie an solchen Zusätzen oder an krummen Faktoren in der Formel. Sicherer ist es, sie in eine Größengleichung zurückzuverwandeln und selbst umzurechnen.

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