Watt (Einheit)

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Elektrischer Leistungsmesser

Das Watt ist die SI-Einheit der Leistung (Energieumsatz pro Zeitspanne). Sie wurde nach dem schottischen Wissenschaftler und Ingenieur James Watt benannt. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe „W“ verwendet.

Das Watt ist eine abgeleitete Einheit. Sie lässt sich aus den Basiseinheiten Kilogramm (kg), Meter (m) und Sekunde (s) ableiten:

<math>\mathrm{1\, W = 1\, \frac{kg\, m^2} {s^3}}\,</math>

Wie bei jeder SI-Einheit können dezimale Vielfache mittels der SI-Präfixe („Milli“, „Kilo“, „Mega“ usw.) angegeben werden. Energieumsatz wird oft als Produkt von Leistung und Zeit in der Einheit (Kilo-)Wattstunde angegeben.

Veranschaulichungen

Ein Watt ist gleich der Leistung, um

• pro Sekunde eine mechanische Arbeit von einem Joule zu verrichten, also beispielsweise einen Körper unter Aufwendung der Kraft von einem Newton innerhalb von einer Sekunde um einen Meter anzuheben:

<math>\mathrm{1\, W = 1 \, \frac Js = 1\, \frac{Nm}s }</math>,

• über einem rein Ohmschen Widerstand von einem Ohm eine elektrische Spannung von einem Volt aufrechtzuerhalten (wodurch ein Strom von einem Ampere fließt):

<math>\mathrm{1\, W = 1\, \mathrm{V\cdot 1\ A}}</math>,

• pro Minute ein Gramm Wasser um ca. 14,3 Kelvin bzw. Grad Celsius zu erwärmen:

<math>\mathrm{1\, W \,\approx\, 14{,}3 \, \frac{cal}{min} }</math>.

Zu beachten ist, dass die unterschiedlichen Leistungsarten ebenso wie Energieformen nicht immer direkt ineinander überführbar sind.

Geschichte

Die Einheit ist nach James Watt benannt, der für seine Verbesserung des Wirkungsgrades von Dampfmaschinen bekannt ist. Sie wurde 1882<ref name="seau">Vorlage:Internetquelle</ref> von der British Science Association vorgeschlagen und auf ihrem zweiten Kongress im Jahr 1889<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> als Einheit für Leistung anerkannt. Gegenüber der vorher üblichen Einheit „Ampere·Volt“ hatte die neue Einheit einen deutlicheren Bezug zur Mechanik, sodass sie bei Elektromotoren auch als Ersatz für die Einheit Horsepower akzeptiert wurde.<ref name="seau" />

Im Jahr 1933 wurde beschlossen, die separat definierten „internationalen“ elektrischen Einheiten künftig durch die „absoluten“ Einheiten, die sich direkt von Meter, Kilogramm und Sekunde ableiten, zu ersetzen.<ref name="CGPM-9-6" /> Die genaue Definition erfolgte 1946 durch das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (CIPM).<ref name="BIPM-1946-2" /><ref name="CIPM-1946" /> Damit war das „elektrische“ Watt (V·A) identisch mit dem neu geschaffenen „mechanischen“ Watt (kg·m²/s³). Dieser Beschluss wurde 1948 durch die neunte Generalkonferenz für Maß und Gewicht bestätigt,<ref name="CGPM-9-7" /> und 1960 wurde das Watt in das neu geschaffene Internationale Einheitensystem aufgenommen.

Verwendung

Hinweis: Es ist zu beachten, dass eine Anfügung von Zusätzen an Einheitenzeichen nicht normgerecht ist. Die Schreibweise „P_el = 1 kW“ wäre der Schreibweise „P = 1 kW_el“ vorzuziehen.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Alternativ können Zusätze z. B. in Klammern (AC) der Einheit nachgestellt werden.

Elektrotechnik

In der Elektrotechnik wird das Watt ausschließlich für die Angabe der Wirkleistung verwendet.

Energietechnik

In der Energietechnik wird zwischen W_el (elektrisch) und W_th (thermisch) unterschieden.

Hochfrequenztechnik

Im Bereich der Hochfrequenz- und Mikrowellen-Technik verlagert sich auch bei leitungsgebundener Übertragung mit zunehmender Frequenz die Signal- und Energie-Übertragung von den Leitungsstrukturen auf die sich an den Leitungsstrukturen ausbildenden elektromagnetischen Felder. Vereinzelt wird statt Strom und Spannung auf der sogenannten „Spannungsebene“ mit sogenannten „Wellengrößen“ gerechnet, welche die Einheit <math>\sqrt{W}</math> („Wurzel-Watt“) besitzen.<ref>Vorlage:Literatur</ref><ref>Vorlage:Literatur</ref>

Solartechnik

In der Solartechnik wird unterschieden zwischen W_dc und W_ac, was auch im Zusammenhang mit W_p, Watt Peak bei Solarsystemen steht. W_ac ist demnach die Leistung bei Anschluss an das Netz. Mit W_dc ist die physikalische Größe des Solargenerators bzw. Systems gemeint.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>

Die Größen werden auch geschrieben als Watt (AC)<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> oder Watt (DC). Siehe auch Nennleistung, Installierte Leistung oder Wechselrichter.

Ingenieurwissenschaften

Vorlage:Belege Des Weiteren werden – vor allem in den Ingenieurwissenschaften – noch folgende Einheiten verwendet:

• Voltampere, Einheit der elektrischen Scheinleistung
• Var, Einheit der elektrischen Blindleistung.

Siehe auch

• Liste von Größenordnungen der Leistung

Einzelnachweise

<references> <ref name="BIPM-1946-2"> Vorlage:Internetquelle </ref> <ref name="CIPM-1946"> Vorlage:Internetquelle </ref> <ref name="CGPM-9-6"> Vorlage:Internetquelle </ref> <ref name="CGPM-9-7"> Vorlage:Internetquelle </ref> </references>