Henry
Abgeleitete SI-Einheit · Größe: Induktivität
01 · Definition
Das Henry ist die Induktivität eines Kreises, in dem ein Strom, der sich mit einem Ampere je Sekunde ändert, eine Spannung von einem Volt induziert. Gleichwertige Definition: die Induktivität, bei der ein Strom von einem Ampere eine Flussverkettung von einem Weber erzeugt.
Induktivität ist die Trägheit des Stroms. Wie die Masse einer Änderung der Geschwindigkeit widersteht, so widersteht die Induktivität einer Änderung des Stroms: augenblicklich in Gang bringen lässt er sich nicht, anhalten ebenso wenig. Daher der Funke im Schalter — beim Abschalten fließt der Strom einen Augenblick lang durch die Luft weiter.
Unterbrechen Sie einen Kreis mit einer Spule — und der Strom versucht, durch die Luft weiterzufließen: an den Kontakten schlägt ein Lichtbogen über. Darum sitzt neben jedem Relais und jedem Motor eine Freilaufdiode: sie lässt den Strom sich schließen und ohne Funken abklingen.
Verdoppelt man die Windungszahl, erhält man die vierfache Induktivität: die Windungen erzeugen den Fluss und verketten sich zugleich mit ihm. Ein Kern aus Ferrit oder Stahl gibt noch das Tausendfache dazu, aber nur bis zur Sättigung — jenseits davon fällt die Induktivität auf den Wert einer leeren Spule zurück.
02 · Umrechnung
Geben Sie eine Induktivität ein — das Datenblatt zerlegt sie nach Einheiten
Wirkliche Bauteile leben im Mikro- und Millihenry. Im CGSM-System hatte die Induktivität, wie die Kapazität im CGSE, die Dimension einer Länge: das Abhenry hieß schlicht Zentimeter. Daher die alte Ingenieursgewohnheit, von einer Spule in Zentimetern zu sprechen — das meint nicht ihre Größe, sondern ihre Induktivität.
Zusammen mit einem Kondensator legt die Induktivität die Frequenz eines Schwingkreises fest — genau jenes Kreises, der ein Jahrhundert lang Radios auf den Sender abstimmte. Gedreht wurde dabei der Kondensator: eine veränderliche Kapazität baut sich leichter als eine veränderliche Induktivität.
| Einheit | Name | Wert | Wo es vorkommt |
|---|---|---|---|
| H | Henry, SI-Einheit | 1 | Henry, SI-Einheit |
| mH | Millihenry | 1000 | Millihenry |
| µH | Mikrohenry | 1000000 | Mikrohenry |
| nH | Nanohenry | 1000000000 | Nanohenry |
| pH | Pikohenry | 1000000000000 | Pikohenry |
| Wb/A | Weber je Ampere — ein und dasselbe | 1 | Weber je Ampere — ein und dasselbe |
| V·s/A | Voltsekunde je Ampere | 1 | Voltsekunde je Ampere |
| Ω·s | Ohmsekunde: die Arbeitsbezeichnung, bevor der Name angenommen war | 1 | Ohmsekunde: die Arbeitsbezeichnung, bevor der Name angenommen war |
| abH | Abhenry, CGSM: auch Zentimeter der Induktivität genannt | 1000000000 | Abhenry, CGSM: auch Zentimeter der Induktivität genannt |
| stH | Stathenry, CGSE | 0 | Stathenry, CGSE |
Die zweite Zeile ist die Definition über das Weber: ein Henry ist ein Weber je Ampere. Die dritte ist die im Feld der Wicklung gespeicherte Energie.
03 · Größenordnungen
von der Leiterbahn bis zum EnergiespeicherMillihenry: Relaiswicklungen, Koppelübertrager
04 · Messgeräte
Womit man Induktivität misst
Es legt eine Sinusspannung an und trennt über die Phasenverschiebung den Blindanteil der Impedanz vom Wirkanteil. Das Ergebnis hängt von der Frequenz und vom Vorstrom ab: eine Ferritspule misst sich bei einem Kilohertz anders als bei einem Megahertz, darum wird die Betriebsart zusammen mit dem Wert genannt.
Sie gleicht eine unbekannte Induktivität gegen einen Normalkondensator und Widerstände ab: die Spule wird nicht mit einer anderen Spule verglichen, sondern mit einer Kapazität, die sich genauer herstellen lässt. Das klassische Laborverfahren, mit einer Unsicherheit von Hundertsteln eines Prozents.
Die Spule wird mit einem bekannten Kondensator geschaltet und die Frequenz gesucht, bei der der Kreis schwingt. Die Induktivität folgt aus der Thomsonschen Formel — das zugänglichste Verfahren, es braucht nur einen Generator und ein Oszilloskop, und für Nanohenry ist es das einzig brauchbare.
Eine einlagige Wicklung auf einem Zylinder aus Quarzglas, dessen Maße auf Mikrometer genau bestimmt sind: ihre Induktivität wird aus der Geometrie und der magnetischen Konstante berechnet, ohne überhaupt gemessen zu werden. Genau so war die Einheit festgelegt, bevor man zu Quantennormalen überging.
05 · Schreibregeln
Großes H — und nicht «Henrys»
Das große H bezeichnet die Einheit, das kleine h die Stunde, die nicht zum SI gehört. Der Name wird im laufenden Text kleingeschrieben, obwohl er von einem Familiennamen kommt. Ein H neben einem kursiven L in derselben Formel ist nicht zu verwechseln: die Größe wird schräg gesetzt, die Einheit aufrecht.
Das Zeichen der Größe ist ein kursives L, das der Einheit ein aufrechtes H; das russische Zeichen ist Гн. Das große H ist in Formeln schon von der magnetischen Feldstärke besetzt, darum unterscheidet man beide in einer Zeile am Schriftschnitt: die Größe liegt schräg, die Einheit steht gerade.
06 · Benachbarte Einheiten
Das Henry ist die Kehrseite des Farad: die eine Größe widersteht einer Änderung des Stroms, die andere einer Änderung der Spannung. Zusammen legen sie die Frequenz eines Kreises fest; einzeln glätten sie Welligkeit — die Spule im Strompfad, der Kondensator quer dazu.
Die Gegeninduktivität zweier Wicklungen wird mit M bezeichnet und in denselben Henry gemessen. Beim Transformator ist sie kleiner als das Produkt der Eigeninduktivitäten: der Unterschied ist genau der Teil des Flusses, der an der zweiten Wicklung vorbeigegangen ist.
Fluss je einzelnem Ampere
Induktivität
die Partnergröße des Kreises
Von den Datenblättern von Simetrium an das Henry grenzen Weber und Ampere aus der Definition, Farad als paarige Größe des Schwingkreises, Ohm aus der Zeitkonstante und Hertz, in der die Resonanzfrequenz ausgedrückt wird.
Das Henry schließt die magnetische Familie: ein Weber, geteilt durch ein Ampere. Mit dem Ohm ergibt es Sekunden, mit dem Farad eine Resonanzfrequenz. Induktivität und Kapazität sind Spiegelbilder: die eine widersteht einer Änderung des Stroms, die andere einer Änderung der Spannung.
07 · Historischer Teil
Eine Entdeckung, die als zweite erschien
Joseph Henry umwickelte einen eisernen Bogen mit isoliertem Draht — die Isolierung machte er aus Seidenbändern, gekauft vom Kleid seiner Frau — und erhielt einen Magneten, der eine Tonne hielt. Aus dem Schullehrer aus Albany wurde der erste Sekretär der Smithsonian Institution.
Im Jahr 1832 bemerkte Joseph Henry einen Funken beim Öffnen eines Kreises mit Elektromagnet und verstand, dass die Spule in sich selbst eine Spannung induziert. Er beschrieb die Erscheinung früher als Faraday im Laborbuch, veröffentlichte sie aber später — und der Vorrang bei der Induktion blieb beim Engländer.
Der Internationale Elektrikerkongress in Chicago gab der Einheit der Induktivität den Namen Henry — zusammen mit mehreren anderen praktischen Einheiten. Da war er seit fünfzehn Jahren tot, und der Name ging an den Mann, der das Rennen um die Priorität verloren hatte, nicht aber die Achtung der Fachwelt.
Der erste Name für die Einheit der Induktivität war der Quadrant: zehn Millionen Meter, ein Viertel des Erdmeridians. Ersetzt wurde er durch das Henry auf demselben Kongress, der das Ohm und das Volt annahm.
Die neunte Generalkonferenz nahm das Henry zusammen mit dem Weber und dem Tesla in das System der praktischen Einheiten auf. Der Zentimeter der Induktivität aus dem CGSM-System, gleich einem Nanohenry, blieb noch zwei Jahrzehnte in den Handbüchern.
Eine Einheit, die man berechnet und nicht misst
Bis 2019 wurde das Henry durch Rechnung dargestellt. Die magnetische Konstante war exakt festgelegt, vier Pi mal zehn hoch minus sieben Henry je Meter, und die Induktivität einer einlagigen Wicklung folgte allein aus ihrer Geometrie. Seit der Neudefinition wird die Konstante gemessen, und das Normal ruht stattdessen auf dem Quanten-Hall-Effekt.
Die magnetische Konstante µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m ist ein Henry je Meter: die Induktivität des leeren Raums. Bis 2019 war sie die exakte Zahl 4π·10⁻⁷; heute wird sie gemessen, und die letzten Stellen werden noch genauer bestimmt.
Katalog · Maßeinheiten
Ein Datenblatt für jede Größe
Sieben SI-Basiseinheiten, zweiundzwanzig abgeleitete mit eigenem Namen und die Nicht-SI-Einheiten, ohne die weder Technik noch Alltag auskommen. Jede ein eigenes Blatt: Definition, Umrechnung, Messgeräte, Schreibregeln. In 18 Sprachen.
Abgeleitete SI-Einheiten mit eigenem Namen
das Datenblatt des Henry ist offenSI-Basiseinheiten
in Terrakotta — die vier Einheiten, aus denen sich das Henry zusammensetztInduktivität in anderen Schreibweisen
Sprache des Datenblatts
18 Sprachen. Das Zeichen H ist international, die Schreibweise eines Werts im Schaltplan aber nicht: 100µ, 100uH und 0,1mH meinen dasselbe, und in der Übersetzung bringt das Datenblatt sie auf eine gemeinsame Form.