Fysiska storheter och parametrar, enheter

Fysiska kvantiteter

Med kvantiteter menas de egenskaper hos fenomen som bestämmer fenomen och processer och kan existera oberoende av miljöns tillstånd och förhållanden. Dessa inkluderar till exempel elektrisk laddning, fältstyrka, induktion, elektrisk ström osv. Miljön och de förhållanden under vilka de fenomen som definieras av dessa storheter inträffar kan förändra dessa kvantiteter huvudsakligen endast kvantitativt.

Fysiska parametrar

Parametrar betyder sådana egenskaper hos fenomen som bestämmer egenskaperna hos medier och ämnen och påverkar förhållandet mellan själva storheterna. De kan inte existera självständigt och manifesteras endast i sin handling på den faktiska storleken.

Parametrar inkluderar till exempel elektriska och magnetiska konstanter, elektriskt motstånd, koercitivkraft, restinduktans, elektriska kretsparametrar (motstånd, konduktans, kapacitans, induktans per längdenhet eller volym i en enhet) etc.

Värden av fysiska parametrar

Värdena på parametrarna beror vanligtvis på de förhållanden under vilka detta fenomen inträffar (från temperatur, tryck, fuktighet etc.), men om dessa förhållanden är konstanta håller parametrarna sina värden oförändrade och kallas därför också konstanta .

Kvantitativa (numeriska) uttryck av kvantiteter eller parametrar kallas deras värden. Det bör noteras att värdena vanligtvis kallas kvantiteter att undvika. Till exempel: avläsningen av voltmetern U är 5 V, därför har den uppmätta spänningen (värdet) V ett värde på 5 V.

Enheter

Studiet av något fenomen inom fysiken är inte begränsat till att fastställa kvalitativa samband mellan kvantiteter, dessa samband måste kvantifieras. Utan kunskap om de kvantitativa beroenden finns ingen verklig insikt i detta fenomen.

Kvantitativt kan en kvantitet uppskattas endast genom att mäta den, det vill säga genom att experimentellt jämföra en given fysisk kvantitet med en kvantitet av samma fysiska natur, taget som en måttenhet.

Mätningen kan vara direkt eller indirekt. Vid direkt mätning jämförs den kvantitet som ska bestämmas direkt med måttenheten. Vid indirekt mätning hittas värdena för den önskade kvantiteten genom att beräkna resultaten av direkta mätningar av andra kvantiteter relaterade till ett givet specifikt förhållande.

Upprättandet av måttenheter är oerhört viktigt både för utvecklingen av vetenskapen inom vetenskaplig forskning och fastställandet av fysiska lagar, och i praktiken för genomförandet av tekniska processer, såväl som för kontroll och redovisning.

Måttenheterna för olika storheter kan ställas in godtyckligt utan att ta hänsyn till deras relation till andra storheter, eller ta hänsyn till sådana samband. I det första fallet, när du ersätter numeriska värden i relationsekvationen, är det nödvändigt att dessutom ta hänsyn till dessa relationer. I det andra fallet försvinner behovet av det senare.

Varje system av enheter särskiljs grundläggande och härledda enheter… Grundenheterna sätts godtyckligt, medan de vanligtvis utgår från något karakteristiskt fysiskt fenomen eller egenskap hos en substans eller kropp. Grundenheterna måste vara oberoende av varandra och deras antal måste bestämmas av nödvändigheten och tillräckligheten för bildandet av alla derivatenheter.

Så till exempel är antalet grundläggande enheter som behövs för att beskriva elektriska och magnetiska fenomen fyra. Det är inte nödvändigt att acceptera enheterna för baskvantiteterna som basenheter.

Det är bara viktigt att antalet grundläggande måttenheter är lika med antalet grundstorheter och att de kan reproduceras (i form av standarder) med maximal noggrannhet.

Härledda enheter är enheter som fastställts på grundval av regelbundenhet som relaterar värdet för vilket enheten är etablerad till de värden vars enheter fastställs oberoende.

För att erhålla en derivatenhet av en godtycklig storhet skrivs en ekvation som uttrycker förhållandet mellan denna kvantitet och de kvantiteter som bestäms av basenheterna, och sedan likställer proportionalitetskoefficienten (om den finns i ekvationen) med en, Storheter ersätts med måttenheter och uttrycks i termer av basenheter.Därför sammanfaller storleken på måttenheterna med storleken på motsvarande storheter.

Grundläggande system av block inom elektroteknik

Inom fysiken fram till mitten av 1900-talet var två absoluta enhetssystem utvecklade av Gauss vanliga— SGSE (centimeter, gram, andra — elektrostatiskt system) och SGSM (centimeter, gram, andra — magnetostatiskt system), där huvudstorheterna är centimeter, gram, sekund och kavitetens dielektriska eller magnetiska permeabilitet.

Det första systemet av enheter härrör från Coulombs lag för växelverkan mellan elektriska laddningar, det andra - baserat på samma lag för växelverkan mellan magnetiska massor. Värdena för samma kvantiteter uttryckta i enheter i ett system är extremt olika från samma enheter i ett annat. Följaktligen blev det symmetriska Gaussiska CGS-systemet också utbrett, där elektriska storheter uttrycks i CGSE-systemet och magnetiska storheter uttrycks i CGSM-systemet.

Enheterna i CGS-system visade sig i de flesta fall vara obekväma att öva (för stora eller för små), vilket ledde till skapandet av ett system av praktiska enheter som är multiplar av enheter i CGS-systemet (ampere, volt, ohm, farad , hänge, etc.) .). De var grunden för det system som vid en tidpunkt var allmänt antaget. ISSA, vars ursprungliga enheter är meter, kilogram (massa), sekund och ampere.

Bekvämligheten med detta system av enheter (kallat det absoluta praktiska systemet) ligger i det faktum att alla dess enheter sammanfaller med de praktiska, så det finns inget behov av att införa ytterligare koefficienter i formlerna för förhållandet mellan kvantiteterna uttryckta i detta system av enheter.

För närvarande finns det ett enda internationellt system av enheter. SI (International System), som antogs 1960. Det är baserat på ISSA-systemet.

SI-systemet skiljer sig från MCSA genom att en enhet för termodynamisk temperatur läggs till antalet av de första enheterna av den förra, graden av Kelvin, måttenheten för mängden materia är molen och enheten för ljus. intensitet är candela, vilket gör att detta system kan utvidgas inte bara till elektriska, magnetiska och mekaniska fenomen, utan även till andra fysikområden.

I SI-systemet finns sju grundenheter: kilogram, meter, sekund, ampere, kelvin, mol, candela.

För att beräkna kvantiteter som är mycket större än denna måttenhet eller mycket mindre än den, används multiplar och submultiplar av enheterna. Dessa enheter erhålls genom att lägga till lämpligt prefix till basenhetens namn.

Historien om bildandet av SI-systemet och de grundläggande enheterna i detta system ges i denna artikel: SI-mätsystem — historia, syfte, roll i fysiken