Elektrostatisches Einheitensystem

cgs-Einheitensystem

Das elektrostatische Einheitensystem (kurz ESU für electrostatic units, deutsch esE für elektrostatische Einheiten) ist ein physikalisches Einheitensystem, das auf dem CGS-System der Mechanik aufbaut und dieses um elektromagnetische Einheiten ergänzt.

DefinitionBearbeiten

Das elektrostatische Einheitensystem basiert auf der weitestgehenden Vereinfachung des Coulomb-Gesetzes der Elektrostatik, welche die Kraft   zwischen zwei elektrischen Ladungen   und   in Abhängigkeit von ihrem Abstand   bestimmt:

 

Die Coulomb-Konstante   ist im elektrostatischen Einheitensystem gleich der Zahl Eins.

Die Maßeinheit für die Kraft ist in allen Varianten des CGS-Systems das Dyn: 1 dyn = 1 g · cm/s2, Abstände werden in cm gemessen. Die elektrostatische Ladungseineheit Statcoulomb (statC), auch Franklin (Fr) genannt, ist also so definiert, dass zwei Ladungen von 1 statC im Abstand von 1 cm eine Kraft von 1 dyn erfahren.

Somit gilt

 

Die so definierte Einheit Statcoulomb wird auch im Gaußschen Einheitensystem verwendet.

Die Konstante   hat im elektromagnetischen CGS-System (EMU) den Wert   und im SI-System den Wert  . Dabei ist   die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und   die elektrische Feldkonstante. Die Einheiten haben also je nach System unterschiedliche Dimensionen.

[esu] als PlatzhalterBearbeiten

In Rechnungen im cgs-System wird die Abkürzung [esu] als Platzhalter für eine konkrete Einheit verwendet. Dabei wird esu oft in eckige Klammern gesetzt, um nicht mit einer konkreten Einheit verwechselt zu werden.

Zum Beispiel gilt

  • für die elektrische Ladung:  
  • für die elektrische Stromstärke:  
  • für die elektrische Kapazität:  

Siehe auch die folgende Tabelle.

Vergleich mit anderen EinheitensystemenBearbeiten

Größe Einheit in Basiseinheiten
SI esE Gauß emE SI Gauß
elektr. Ladung Q Coulomb (C) = A·s 3·109 statC (Fr) 10−1 abC A·s g1/2·cm3/2·s−1
elektr. Stromstärke I 1 Ampere (A) = C/s 3·109 statA 10−1 abA (Bi) A g1/2·cm3/2·s−2
elektr. Spannung U 1 Volt (V) = W/A 13·10−2 statV 108 abV kg·m2·s−3·A−1 g1/2·cm1/2·s−1
elektr. Feldstärke E 1 V/m = N/C 13·10−4 statV/cm 106 abV/cm kg·m·s−3·A−1 g1/2·cm−1/2·s−1
elektr. Flussdichte D 1 C/m2 4π·3·105 statC/cm2 4π·10−5 abC/cm2 A·s·m−2 g1/2·cm−1/2·s−1
elektr. Polarisation P 1 C/m2 3·105 statC/cm2 10−5 abC/cm2 A·s·m−2 g1/2·cm−1/2·s−1
elektr. Dipolmoment p 1 C·m 3·1011 statC·cm    101 abC·cm A·s·m g1/2·cm5/2·s−1
elektr. Widerstand R 1 Ohm (Ω) = V/A 19·10−11 s/cm 109 abΩ kg·m2·s−3·A−2 cm−1·s
elektr. Leitwert G 1 Siemens (S) = 1/Ω 9·1011 cm/s 10−9 s/cm kg−1·m−2·s3·A2 cm·s−1
spezifischer elektr. Widerstand ρ 1 Ω·m 19·10−9 s 1011 abΩ·cm kg·m3·s−3·A−2 s
elektr. Kapazität C 1 Farad (F) = C/V 9·1011 cm 10−9 abF kg−1·m−2·s4·A2 cm
Induktivität L 1 Henry (H) = Wb/A 19·10−11 statH 109 abH (cm) kg·m2·s−2·A−2 cm−1·s2
magn. Flussdichte B 1 Tesla (T) = Wb/m2 13·10−6 statT 104 G kg·s−2·A−1 g1/2·cm−1/2·s−1
magn. Fluss Φ 1 Weber (Wb) = V·s 13·10−2 statT·cm2 108 G·cm2 (Mx) kg·m2·s−2·A−1 g1/2·cm3/2·s−1
magn. Feldstärke H 1 A/m 4π·3·107 statA/cm 4π·10−3 Oe A·m−1 g1/2·cm−1/2·s−1
Magnetisierung M 1 A/m 3·107 statA/cm 10−3 Oe A·m−1 g1/2·cm−1/2·s−1
magn. Spannung,
Durchflutung
Vm
Θ
1 A 4π·3·109 statA 4π·10−1 Oe·cm (Gb) A g1/2·cm1/2·s−1
magn. Dipolmoment m 1 A·m2 J/T 3·1013 statA·cm2 103 abA·cm2 (= erg/G) m2·A g1/2·cm5/2·s−1

Die Einheiten des esE und emE unterscheiden sich um den Faktor c bzw. c2, wobei c = 2,998…·1010 cm/s (hier gerundet auf 3·1010) die Lichtgeschwindigkeit ist.