Elektrostatisches Einheitensystem Information

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

Definition

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 Eins, während sie im elektromagnetischen CGS-System (EMU) den Wert und im SI-System den Wert hat. Dabei ist ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und die elektrische Feldkonstante.

Die Maßeinheit für die Kraft ist in allen Varianten des CGS-Systems das Dyn: 1 dyn = 1  g ·  cm/ s², der Abstand der Ladungen wird in cm gemessen. Die Ladung hat im elektrostatischen Einheitensystem dementsprechend die Einheit

Die so definierte Einheit Statcoulomb (statC) wird auch im Gaußschen Einheitensystem verwendet und trägt den Namen Franklin (Fr).

[esu] als Platzhalter

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

Eine Stromstärke von 1 statA entspricht einer Stromstärke von 10/{c}  Ampere in SI-Einheiten, wobei {c} ≈ 3·1010 der Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit in der Einheit cm/s ist.

Vergleich mit anderen Einheitensystemen

Elektromagnetische
Größe
Einheit in Basiseinheiten
SI esE Gauß emE SI Gauß
Ladung Q Coulomb (C) = A·s 3·109 statC ( Fr) 10−1 abC A·s g1/2·cm3/2·s−1 c
Stromstärke I 1 Ampere (A) = C/s 3·109 statA 10−1 abA (Bi) A g1/2·cm3/2·s−2 c
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 1/c
elektrische 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 1/c
elektrische 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 c
Polarisation P 1 C/m2 3·105 statC/cm2 10−5 abC/cm2 A·s·m−2 g1/2·cm−1/2·s−1 c
elektrisches Dipolmoment p 1 C·m 3·1011 statC·cm    101 abC·cm A·s·m g1/2·cm5/2·s−1 c
Widerstand R 1 Ohm (Ω) = V/A 19·10−11 s/cm 109 abΩ kg·m2·s−3·A−2 cm−1·s 1/c2
Elektrischer Leitwert G 1 Siemens (S) = 1/Ω 9·1011 cm/s 10−9 s/cm kg−1·m−2·s3·A2 cm·s−1 c2
spezifischer Widerstand ρ 1 Ω·m 19·10−9 s 1011 abΩ·cm kg·m3·s−3·A−2 s 1/c2
Kapazität C 1 Farad (F) = C/V 9·1011 cm 10−9 abF kg−1·m−2·s4·A2 cm c2
Induktivität L 1 Henry (H) = Wb/A 19·10−11 statH 109 abH kg·m2·s−2·A−2 cm−1·s2 1/c2
magnetische Flussdichte B 1 Tesla (T) = V·s/m2 13·10−6 statT 104 G kg·s−2·A−1 g1/2·cm−1/2·s−1 1/c
magnetischer 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 1/c
magnetische Feldstärke H 1 A/m 4π·3·107 statA/cm 4π·10−3 Oe A·m−1 g1/2·cm−1/2·s−1 c
Magnetisierung M 1 A/m 3·107 statA/cm 10−3 Oe A·m−1 g1/2·cm−1/2·s−1 c
magnetische Durchflutung Θ 1 A 4π·3·109 statA 4π·10−1 Oe·cm ( Gb) A g1/2·cm1/2·s−1 c
magnetisches Dipolmoment m, μ 1 A·m2 J/T 3·1013 statA·cm2 103 abA·cm2 (=  erg/G) m2·A g1/2·cm5/2·s−1 c

Die beim esE auftretenden Faktoren 3 und 9 (bzw. 13 und 19) ergeben sich aus dem Zahlenwert der Lichtgeschwindigkeit c in cm/s und sind gerundet. Der exakte Wert beträgt 2,99792458 bzw. das Quadrat dieser Zahl. Die Zehnerpotenzen ergeben sich daraus, dass „Volt“ und „Ohm“ ursprünglich als 108 bzw. 109 emE-Einheiten definiert wurden. Die jeweiligen esE-Einheiten ([esu]) und emE-Einheiten ([emu]) unterscheiden sich um Faktoren c oder c2.