Watt (Einheit)

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:

${\displaystyle \mathrm {1\,W=1\,{\frac {kg\,m^{2}}{s^{3}}}} \,}$

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 (${\displaystyle \mathrm {1\,W=1\,{\tfrac {J}{s}}} }$), also beispielsweise einen Körper unter Aufwendung der Kraft von einem Newton innerhalb von einer Sekunde um einen Meter anzuheben,
• pro Minute ein Gramm Wasser um ca. 14,3 Kelvin bzw. Grad Celsius zu erwärmen, oder
• über einem rein Ohmschen Widerstand von einem Ohm eine elektrische Spannung von einem Volt aufrechtzuerhalten (wodurch ein Strom von einem Ampere fließt; ${\displaystyle \mathrm {1\,W=1\,\mathrm {V\cdot 1\ A} } }$).

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^[1] von der British Science Association vorgeschlagen und auf ihrem zweiten Kongress im Jahr 1889^[2] 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.^[1]

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.^[3] Die genaue Definition erfolgte 1946 durch das Internationale Komitee für Maß und Gewicht (CIPM).^[4][5] 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,^[6] und 1960 wurde das Watt in das neu geschaffene Internationale Einheitensystem aufgenommen.

Verwendung

Hinweis: Es ist zu beachten, dass ein Anfügung von Zusätzen an Einheitenzeichen nicht normgerecht ist. Die Schreibweise „P_el = 1 kW“ wäre der Schreibweise „P = 1 kW_el“ vorzuziehen.^[7] 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 ${\displaystyle {\sqrt {W}}}$ („Wurzel-Watt“) besitzen.^[8][9]

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.^[10]

Die Größen werden auch geschrieben als Watt (AC)^[11] oder Watt (DC). Siehe auch Nennleistung, Installierte Leistung oder Wechselrichter.

Versorgungstechnik

Des Weiteren werden – vor allem in der Versorgungstechnik – noch folgende Einheiten verwendet:

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

Siehe auch

• Liste von Größenordnungen der Leistung

Weblinks

Commons: Watt – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Watt – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Gérard Borvon: History of the electrical units. S-eau-S, 10. September 2012, abgerufen am 4. April 2014. 
2. ↑ Robert A. Nelson: The International System of Units. Applied Technology Institute, abgerufen am 4. April 2014. 
3. ↑ Resolution 10 of the 8th CGPM. Substitution des unités électriques absolues aux unités dites « internationales ». Bureau International des Poids et Mesures, 1933, abgerufen am 14. September 2021 (französisch). 
4. ↑ CIPM, 1946: Resolution 2. Abgerufen am 14. Oktober 2019. 
5. ↑ Procès-verbaux des séances - Sessions de 1945 et de 1946. (PDF) Internationales Komitee für Maß und Gewicht (CIPM), 1947, S. 129–137, abgerufen am 29. Januar 2023 (französisch). 
6. ↑ Resolution 7 of the 9th CGPM (1948). Writing and printing of unit symbols and of numbers. Bureau International des Poids et Mesures, abgerufen am 12. April 2021 (englisch). 
7. ↑ Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Hrsg.): PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2. Wirtschaftsverlag NW, Braunschweig und Berlin Juni 2007, S. 172 ff. (ptb.de [PDF] Siehe auch: https://www.ptb.de/cms/presseaktuelles/broschueren/zum-internationalen-einheitensystem.html). 
8. ↑ Otto Zinke, Heinrich Brunswig: Hochfrequenztechnik 1: Hochfrequenzfilter, Leitungen, Antennen (= Springer-Lehrbuch). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2000, ISBN 978-3-642-63050-7, doi:10.1007/978-3-642-57131-2 (springer.com [abgerufen am 26. Oktober 2023]). 
9. ↑ Frieder Strauß: Grundkurs Hochfrequenztechnik. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-18162-8, doi:10.1007/978-3-658-18163-5 (springer.com [abgerufen am 26. Oktober 2023]). 
10. ↑ Solar Futures Study. In: Solar Energy Technologies Office. DOE, abgerufen am 23. Oktober 2023 (englisch). 
11. ↑ Steckersolar: Solarstrom vom Balkon direkt in die Steckdose. Verbraucherzentrale NRW, 21. September 2023, abgerufen am 23. Oktober 2023.