Fysiske mængder og parametre, enheder

Fysiske mængder

Mængder betyder de karakteristika ved fænomener, der bestemmer fænomener og processer og kan eksistere uafhængigt af miljøets tilstand og betingelser. Disse omfatter for eksempel elektrisk ladning, feltstyrke, induktion, elektrisk strøm osv. Miljøet og de forhold, hvorunder de fænomener, der defineres af disse mængder, opstår, kan hovedsageligt kun ændre disse mængder kvantitativt.

Fysiske parametre

Parametre betyder sådanne karakteristika ved fænomener, der bestemmer mediernes og stoffernes egenskaber og påvirker forholdet mellem selve mængderne. De kan ikke eksistere uafhængigt og manifesteres kun i deres handling på den faktiske størrelse.

Parametre omfatter for eksempel elektriske og magnetiske konstanter, elektrisk modstand, tvangskraft, restinduktans, elektriske kredsløbsparametre (modstand, konduktans, kapacitans, induktans pr. længdeenhed eller volumen i en enhed) osv.

Værdier af fysiske parametre

Værdierne af parametrene afhænger normalt af de forhold, hvorunder dette fænomen opstår (fra temperatur, tryk, fugtighed osv.), men hvis disse forhold er konstante, holder parametrene deres værdier uændrede og kaldes derfor også konstante .

Kvantitative (numeriske) udtryk for størrelser eller parametre kaldes deres værdier. Det skal bemærkes, at værdierne normalt omtales som mængder, der skal undgås. For eksempel: aflæsningen af ​​voltmeteret U er 5 V, derfor har den målte spænding (værdi) V en værdi på 5 V.

Enheder

Studiet af ethvert fænomen i fysik er ikke begrænset til at etablere kvalitative sammenhænge mellem mængder, disse sammenhænge skal kvantificeres. Uden viden om de kvantitative afhængigheder er der ingen reel indsigt i dette fænomen.

Kvantitativt kan en mængde kun estimeres ved at måle den, det vil sige ved eksperimentelt at sammenligne en given fysisk størrelse med en mængde af samme fysiske karakter, taget som en måleenhed.

Måling kan være direkte eller indirekte. Ved direkte måling sammenlignes den mængde, der skal bestemmes, direkte med måleenheden. Ved indirekte måling findes værdierne af den ønskede mængde ved at beregne resultaterne af direkte målinger af andre mængder relateret til et givet specifikt forhold.

Etableringen af ​​måleenheder er ekstremt vigtig både for udviklingen af ​​videnskab inden for videnskabelig forskning og etablering af fysiske love og i praksis for udførelsen af ​​teknologiske processer samt for kontrol og regnskab.

Måleenhederne for forskellige størrelser kan indstilles vilkårligt uden at tage hensyn til deres forhold til andre størrelser eller tage sådanne forhold i betragtning. I det første tilfælde, når du erstatter numeriske værdier i forholdsligningen, er det nødvendigt yderligere at tage højde for disse relationer. I det andet tilfælde forsvinder behovet for sidstnævnte.

Hvert system af enheder er adskilt grundlæggende og afledte enheder… De grundlæggende enheder er sat vilkårligt, mens de normalt udgår fra et eller andet karakteristisk fysisk fænomen eller egenskab ved et stof eller en krop. Grundenhederne skal være uafhængige af hinanden, og deres antal skal bestemmes af nødvendigheden og tilstrækkeligheden for dannelsen af ​​alle afledte enheder.

Så for eksempel er antallet af grundlæggende enheder, der skal til for at beskrive elektriske og magnetiske fænomener, fire. Det er ikke nødvendigt at acceptere enhederne for basismængderne som basisenheder.

Det er kun vigtigt, at antallet af grundmåleenheder er lig med antallet af grundstørrelser, og at de kan reproduceres (i form af standarder) med maksimal nøjagtighed.

Afledte enheder er enheder, der er etableret på grundlag af regelmæssigheder, der relaterer den værdi, som enheden er etableret for, til de værdier, hvis enheder er fastsat uafhængigt.

For at opnå en afledt enhed af en vilkårlig størrelse, skrives en ligning, der udtrykker forholdet mellem denne mængde og mængderne bestemt af grundenhederne, og derefter sidestilles proportionalitetskoefficienten (hvis den er i ligningen) med én, mængder erstattes af måleenheder og udtrykkes i basisenheder.Derfor falder størrelsen af ​​måleenhederne sammen med størrelsen af ​​de tilsvarende mængder.

Grundlæggende systemer af blokke i elektroteknik

I fysik indtil midten af ​​det 20. århundrede var to absolutte systemer af enheder udviklet af Gauss almindelige - SGSE (centimeter, gram, sekund — elektrostatisk system) og SGSM (centimeter, gram, sekund - magnetostatisk system), hvor hovedmængderne er centimeter, gram, sekund og hulrummets dielektriske eller magnetiske permeabilitet.

Det første system af enheder er afledt af Coulombs lov for vekselvirkningen af ​​elektriske ladninger, det andet - baseret på den samme lov for vekselvirkningen af ​​magnetiske masser. Værdierne af de samme mængder udtrykt i enheder af et system er ekstremt forskellige fra de samme enheder i et andet. Som følge heraf blev det symmetriske Gaussiske CGS-system også udbredt, hvor elektriske mængder udtrykkes i CGSE-systemet og magnetiske størrelser udtrykkes i CGSM-systemet.

Enhederne i CGS-systemer viste sig i de fleste tilfælde at være ubelejlige at praktisere (for store eller for små), hvilket førte til oprettelsen af ​​et system af praktiske enheder, der er multipla af enheder i CGS-systemet (ampere, volt, ohm, farad , vedhæng osv.) .). De var grundlaget for det system, der på et tidspunkt blev bredt vedtaget. ISSA, hvis oprindelige enheder er meter, kilogram (masse), sekund og ampere.

Bekvemmeligheden ved dette system af enheder (kaldet det absolutte praktiske system) ligger i, at alle dets enheder falder sammen med de praktiske, så der er ingen grund til at indføre yderligere koefficienter i formlerne for forholdet mellem mængderne udtrykt i dette system af enheder.

I øjeblikket er der et enkelt internationalt system af enheder. SI (International System), som blev vedtaget i 1960. Det er baseret på ISSA-systemet.

SI-systemet adskiller sig fra MCSA ved, at en termodynamisk temperaturenhed lægges til antallet af de første enheder af førstnævnte, graden af ​​Kelvin, måleenheden for mængden af ​​stof er molen og lysenheden. intensitet er candela, som gør det muligt at udvide dette system ikke kun til elektriske, magnetiske og mekaniske fænomener., men også til andre områder af fysikken.

I SI-systemet er der syv grundenheder: kilogram, meter, sekund, ampere, kelvin, muldvarp, candela.

For at beregne mængder, der er meget større end denne måleenhed eller meget mindre end den, bruges multipla og submultipler af enhederne. Disse enheder opnås ved at tilføje det relevante præfiks til basisenhedens navn.

Historien om dannelsen af ​​SI-systemet og de grundlæggende enheder i dette system er givet i denne artikel: SI-målesystem - historie, formål, rolle i fysik