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CGS-System

Gausssches CGS-System, absolutes oder physikalisches Masssystem, historisch bedeutsames und in der theoretischen Physik noch immer verwendetes Einheitensystem mit den Basiseinheiten Zentimeter, Gramm und Sekunde für Länge, Masse und Zeit.

Das System geht auf Gauss zurück, der 1832 für die Behandlung des Magnetismus (nicht-rationale) Einheiten definierte, die er auf die mechanischen Grundeinheiten Millimeter, Milligramm und Sekunde zurückführte. Später wurden andere Beträge für die Grundeinheiten verwendet; 1873 legte ein durch die British Association for the Advancement of Science eingesetztes Komitee die Basiseinheiten cm, g und s fest. 1881 wurde das System vom Elektrizitätskongress anerkannt und galt in der Wissenschaft bis 1954.

Wie in jedem Dreiersystem lassen sich auch hier durch entsprechende Wahl der Proportionalkonstanten im elektischen bzw. magnetischen Punktkraftgesetz auch elektrische und magnetische Grössen ausdrücken, allerdings um den Preis, dass Grössen verschiedener Grössenarten (Dimension) in derselben Einheit ausgedrückt werden; z.B. bedeutet 1cm (CGS) soviel wie die Länge 10-2m, kann aber auch die Ladung 1,11pF oder auch eine magnetische Selbstinduktivität von 10-9H bezeichnen. Um dem aus dem Wege zu gehen, erweiterte man das CGS-System um zusätzliche elektrostatische (esE) bzw. magnetostatische Einheiten (msE) zu einem Vierersystem (CGS-E bzw. CGS-M); später vereinigte man die Systeme zu einem Fünfersystem mit den Basiseinheiten cm, g, s, e0: = 1 und m0: = 1. Mit zunehmender technischer Nutzung der Elektrizität wurde es als verwirrend und hinderlich empfunden, dass nebeneinander verschieden definierte elektrische und magneti-

sche Einheiten verwendet wurden; zudem hatten diese Einheiten im CGS-System für messtechnische Zwecke eine völlig ungeeignete Grössenordnung. In der praktischen Anwendung bildete sich daher ein technisches Einheitensystem heraus, in dem die elektromagnetischen Grössen durch empirische Definitionen für Ampere und Ohm festgelegt waren (internationale elektrische Einheiten) und welches das CGS-System ablöste. [CH]

CGS-System 1: Um einen Zusammenhang zwischen Grössen, der in CGS-Einheiten geschrieben ist, in einen Zusammenhang in SI-Einheiten umzurechnen, ersetze man die Symbole der zweiten Spalte durch die entsprechenden Symbole der dritten Spalte. Die Symbole für Masse, Länge, Zeit und Kraft sowie einige nicht spezifisch elektromagnetische Symbole bleiben unverändert.

Grösse

CGS

SI

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum

c

(m0 e0)-1/2

elektr. Feld (gilt auch für Potential F und Spannung V)

E

CGS-System

dieelektr. Verschiebung

D

CGS-System

Ladungsdichte (gilt auch für Ladung q, Stromdichte J, Stromstärke I und Polarisation P)

r

CGS-System

magnet. Induktion

B

CGS-System

magnet. Feld

H

CGS-System

Magnetisierung

M

CGS-System

Leitfähigkeit

s

CGS-System

Dielektrizitätskonstante

e

CGS-System

Permeabilität

M

CGS-System

Widerstand (gilt auch für Impedanz Z)

R

4pe0 R

Induktivität

L

4pe0 L

Kapazität

C

CGS-System

 

CGS-System 2: Umrechnung für die Beträge physikalischer Grössen zwischen SI-Einheiten und CGS-Einheiten. Für eine höhere Genauigkeit muss in den durch 3 teilbaren Vorfaktoren der Faktor 3 durch 2,99792458 ersetzt werden.

Physikalische Grösse

Symbol

SI-Einheiten

CGS-Einheiten

Länge

l

1 Meter (m)

102 Zentimeter (cm)

Masse

m

1 Kilogramm (kg)

103 Gramm (g)

Zeit

t

1 Sekunde (s)

1 Sekunde (s)

Frequenz

f, n

1 Hertz (Hz)

1 Hertz (Hz)

Kraft

F

1 Newton (N)

105 Dyn (dyn)

Arbeit bzw. Energie

W

1 Joule (J)

107 Erg (erg)

Leistung

P

1 Watt (W)

107 erg|s-1

Ladung

q

1 Coulomb (C)

3·109 elektrostat. Einheiten (esE)

Ladungsdichte

r

1 Coulomb/Meter3 (C m-3)

3·103 esE cm-3

Stromstärke

I

1 Ampere (A)

3·109 esE cm-1

Stromdichte

J

1 Ampere/Meter2 (A m-2)

3·105 esE s-1 cm-2

elektr. Feldstärke

E

1 Volt/Meter (V m-1)

(1/3)·10-4 statvolt cm-1 = dyn esE

elektr. Potential bzw. Spannung

F, U

1 Volt (V)

(1/300) statvolt = erg esE

Polarisation

P

1 Coulomb/Meter2 (C m-2)

3·105 statvolt cm-1

dielektr. Verschiebung

D

1 Coulomb/Meter2 (C m-2)

12p·105 statvolt cm-1

Leitfähigkeit

s

1 Siemens/Meter (S m-1 = W-1 m-1)

9·109 s-1

Widerstand

R

1 Ohm (W)

(1/9)·10-11 s cm-1

Kapazität

C

1 Farad (F = A s-1 V-1)

9·1011 cm

magnet. Fluss

Fm

1 Weber (Wb)

108 Maxwell (Mx)

magnet. Induktion

B

1 Tesla (T = Wb m-2)

104 Gauss (G)

magnet. Feldstärke

H

1 Ampere/Meter (A m-1)

4p·10-3 Oersted (Oe)

Magnetisierung

M

1 Ampere/Meter (A m-1)

10-3 Gauss

Induktivität

L

1 Henry (H)

(1/9)·10-11

 

 

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