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Es cgs-System oder cgs-System, vollständig Zentimeter-Gramm-Sekunde-System, ist weitgehend in Vergessenheit geraten Einheitensystem vor dem physikalische Einheiten. Bei den mechanischen Einheiten ist das System immer gleich, bei den elektrischen Einheiten gibt es jedoch unterschiedliche Varianten. Das System wurde durch das mks-System (Meter-Kilogramm-Sekunde) ersetzt, das wiederum durch das SI-System, die auf den drei Grundeinheiten des mks plus den Einheiten basiert Ampere, Maulwurf, candela und Kelvin.

Die mechanischen CGS-Einheiten sind:

Die Geschichte des Systems geht zurück auf 1832 als es von den Deutschen entworfen wurde MathematikerCarl Friedrich Gauß. Im 1874 das System wurde erweitert um elektromagnetisch Einheiten durch die britisch Physiker James Clerk Maxwell und William Thomson. Die Größe vieler cgs-Einheiten erwies sich jedoch in der Praxis als unbequem, und daher wurde das cgs-Einheitensystem außer in der Elektrodynamik nie allgemein verwendet und wurde von der 1880er Jahre nach und nach durch das in der Praxis bequemere mks-System (Meter-Kilogramm-Sekunde) ersetzt 20. Jahrhundert hatte das CGS-System weitgehend ersetzt.

Die cgs-Einheiten werden in der Fachliteratur noch gelegentlich erwähnt Elektrodynamik verwendet und insbesondere in den Vereinigte Staaten, regelmäßig im Astronomie. Die SI-Einheiten wurden so gewählt, dass die elektromagnetischen Gleichungen mit Kugeln den Term 4π enthalten, der mit spülen 2π und solche mit geraden Drähten enthalten überhaupt kein π, was die einfachste Wahl für elektrische Anwendungen ist. In den Bereichen, in denen Kugelformeln dominieren (wie in der Astronomie), kann das CGS-System etwas bequemer sein als das SI.

Von der internationalen Akzeptanz der mks-Standard im 1940er Jahre und die SI in der 1960er Jahre Die technische Nutzung des CGS ist weltweit nach und nach verschwunden, in den USA etwas langsamer als im Rest der Welt. Heute sind die cgs-Einheiten in den meisten wissenschaftlichen Zeitschriften und Büchern nicht mehr erlaubt, obwohl sie in der Astronomie immer noch üblich sind.

Die Einheiten Gramm und Zentimeter blieben innerhalb des SI nützlich, insbesondere für Experimente in der Probenphysik und -chemie, wo sie gut zu den kleinen Skalen passen, in denen die Experimente durchgeführt werden. Aufgrund dieser Verwendung werden sie manchmal als Laboreinheiten bezeichnet.

Elektromagnetische Einheiten

Während für die meisten Einheiten die Unterschiede zwischen cgs- und SI-Einheiten nur Zehnerpotenzen betragen, sind die Unterschiede in den elektromagnetisch Einheiten viel größer. So sehr, dass die Formeln für die physikalischen Gesetze des Elektromagnetismus vom verwendeten Einheitensystem abhängen.

Innerhalb der SI ist die Ampere definiert durch die Kraft auf a acting elektrischer Strom übt auf nahegelegene Ladungen aus und wird Ladung definiert als das aktuelle mal die zeit.

In einer Variante des CGS-Systems (der esu oder elektrostatische Einheiten) wird a elektrische Ladung definiert durch die Kraft, die diese Ladung auf andere Ladungen ausübt, und Strom wird dann als Ladung pro Zeiteinheit definiert. Eine Folge davon ist, dass die Coulomb-Gesetz Nein Proportionalitätskonstante enthält mehr. Konkret bedeutet dies, dass im cgs esu die Gebühreneinheit, also die statcoulomb, ist so definiert, dass die Coulombsche Konstante bekommt den Wert 1. Für zwei Punktladungen von jeweils 1 Stat-Coulomb, die 1 Zentimeter voneinander entfernt sind, ist die gegenseitige Elektrostatische Kraft per Definition entspricht 1 Dyn. Dies hat auch zur Folge, dass eine separate Abmessungen oder Grundeinheit für elektrische Ladung entfällt. Im cgs esu entspricht das Statcoulomb einem Zentimeter mal der Quadratwurzel der Kraft. Dimensional gesprochen entspricht die Ladungseinheit im cgs esu g^1/2 cm^3/2 so⁻¹.

Während die Proportionalitätskonstanten in den cgs theoretische Berechnungen vereinfachen, besteht der Nachteil darin, dass die Einheiten experimentell schwer zu definieren sind. Der SI hingegen hat eine Stromeinheit, die Ampere, die mit Hilfe von Experimenten leicht bestimmt werden kann, aber zur Folge hat, dass die Proportionalitätskonstanten in den elektromagnetischen Gleichungen seltsame Werte annehmen.

Der Zusammenhang elektromagnetischer Phänomene mit Länge, Zeit und Masse basiert auf den Kräften, die auf Ladungen wirken. Es gibt zwei grundlegende Gesetze: die Coulomb-Gesetz die die elektrostatische Kraft zwischen Ladungen und dem . beschreibt Amperes Gesetz die die elektromagnetische Kraft zwischen Strömen beschreibt. Jede davon enthält eine Proportionalitätskonstante k₁ oder k₂. Die statische Definition von Magnetfeldern verwendet eine dritte Proportionalitätskonstante ${displaystyle alpha ={frac {1}{c{sqrt {mu _{0}epsilon _{0}}}}}}$. Die ersten beiden Konstanten sind über die Lichtgeschwindigkeitc: Das Verhältnis von k₁ Über k₂ muss gleich sein c². Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Konstanten:

Früher waren viele Systeme für elektromagnetische Einheiten im Einsatz, von denen die meisten auf dem CGS basieren. Dazu gehört es Emu ("elektromagnetische Einheiten"), die so gewählt sind, dass die Gesetz von Biot-Savart hat keine Proportionalitätskonstante. Andere Systeme sind die Gaußsches Einheitensystem und der Heaviside-Lorentz Einheitssystem. In den Gaußschen cgs ist die elektrisch und Magnetfelder gleiche Einheiten, ist 4πε₀ gleich 1 und ist die Lichtgeschwindigkeit c die einzige Dimensionskonstante. Auch das Heaviside-Lorentz-System hat diese Eigenschaften (mit ε₀ gleich 1), ist aber ein rationalisiertes System (wie im SI), bei dem die Ladungen und Felder so definiert sind, dass viel weniger Faktoren 4π in den Formeln vorkommen. Bei Heaviside-Lorentz-Geräten ist die Maxwell-Gleichungen ihre einfachste Form.

Erschwerend kommt hinzu, dass einige Physiker und Technologen in den Vereinigten Staaten Hybrideinheiten verwenden, wie z Volt pro Zentimeter für das elektrische Feld. Dies kann aber auch als Anwendung der oben genannten Laborgeräte gesehen werden, da elektrische Felder in kleinen Schaltkreisen über Distanzen in der Größenordnung von 1 Zentimeter gemessen werden.