Fysikaaliset suureet ja parametrit, yksiköt

Fyysiset määrät

Määrät tarkoittavat niitä ilmiöiden ominaisuuksia, jotka määräävät ilmiöitä ja prosesseja ja jotka voivat olla olemassa ympäristön tilasta ja olosuhteista riippumatta. Näitä ovat esimerkiksi sähkövaraus, kentänvoimakkuus, induktio, sähkövirta jne. Ympäristö ja olosuhteet, joissa näiden suureiden määrittelemät ilmiöt tapahtuvat, voivat muuttaa näitä suureita pääasiassa vain määrällisesti.

Fyysiset parametrit

Parametrit tarkoittavat sellaisia ​​ilmiöiden ominaisuuksia, jotka määräävät väliaineiden ja aineiden ominaisuudet ja vaikuttavat itse määrien väliseen suhteeseen. Ne eivät voi olla olemassa itsenäisesti, ja ne ilmenevät vain toiminnassaan todelliseen kokoon.

Parametreja ovat esimerkiksi sähköiset ja magneettiset vakiot, sähkövastus, pakkovoima, jäännösinduktanssi, sähköpiirin parametrit (resistanssi, konduktanssi, kapasitanssi, induktanssi pituus- tai tilavuusyksikköä kohti laitteessa) jne.

Fyysisten parametrien arvot

Parametrien arvot riippuvat yleensä olosuhteista, joissa tämä ilmiö esiintyy (lämpötilasta, paineesta, kosteudesta jne.), mutta jos nämä olosuhteet ovat vakioita, parametrit pitävät arvonsa muuttumattomina ja siksi niitä kutsutaan myös vakioiksi. .

Suurten tai parametrien kvantitatiivisia (numeerisia) ilmauksia kutsutaan niiden arvoiksi. On huomattava, että arvoja kutsutaan yleensä vältettäviksi määriksi. Esimerkiksi: volttimittarin U lukema on 5 V, joten mitatun jännitteen (arvon) V arvo on 5 V.

Yksiköt

Minkä tahansa fysiikan ilmiön tutkiminen ei rajoitu määrittämään laadullisia suhteita suureiden välille, vaan nämä suhteet on kvantifioitava. Ilman tietoa kvantitatiivisista riippuvuuksista ei ole todellista käsitystä tästä ilmiöstä.

Kvantitatiivisesti suure voidaan arvioida vain mittaamalla, eli vertaamalla kokeellisesti tiettyä fyysistä määrää saman fysikaalisen luonteen kanssa, joka otetaan mittayksiköksi.

Mittaus voi olla suora tai epäsuora. Suorassa mittauksessa määritettävää määrää verrataan suoraan mittayksikköön. Epäsuorassa mittauksessa halutun suuren arvot löydetään laskemalla muiden tiettyyn suhteeseen liittyvien suureiden suorien mittausten tulokset.

Mittayksiköiden asettaminen on äärimmäisen tärkeää sekä tieteen kehitykselle tieteellisessä tutkimuksessa ja fysikaalisten lakien määrittämisessä että käytännössä teknisten prosessien suorittamisessa sekä valvonnassa ja kirjanpidossa.

Eri suureiden mittayksiköt voidaan asettaa mielivaltaisesti ottamatta huomioon niiden suhdetta muihin suureisiin tai ottamatta niitä huomioon. Ensimmäisessä tapauksessa, kun korvaat numeerisia arvoja suhdeyhtälössä, on tarpeen ottaa lisäksi huomioon nämä suhteet. Toisessa tapauksessa jälkimmäisen tarve katoaa.

Jokainen yksikköjärjestelmä erotetaan toisistaan perus- ja johdetut yksiköt… Perusyksiköt asetetaan mielivaltaisesti, kun taas ne yleensä lähtevät jostain aineen tai kappaleen tunnusomaisesta fysikaalisesta ilmiöstä tai ominaisuudesta. Perusyksiköiden tulee olla toisistaan ​​riippumattomia ja niiden lukumäärän tulee määräytyä kaikkien johdannaisyksiköiden muodostumisen tarpeellisuuden ja riittävyyden mukaan.

Joten esimerkiksi sähköisten ja magneettisten ilmiöiden kuvaamiseen tarvittavien perusyksiköiden lukumäärä on neljä. Perussuureiden yksikköjä ei tarvitse hyväksyä perusyksiköiksi.

On vain tärkeää, että perusmittayksiköiden lukumäärä on yhtä suuri kuin perussuureiden lukumäärä ja että ne voidaan toistaa (standardien muodossa) mahdollisimman tarkasti.

Johdetut yksiköt ovat yksiköitä, jotka on muodostettu säännönmukaisuuksien perusteella, jotka liittyvät arvon, jolle yksikkö on muodostettu, arvoihin, joiden yksiköt asetetaan itsenäisesti.

Mielivaltaisen suuren johdannaisyksikön saamiseksi kirjoitetaan yhtälö, joka ilmaisee tämän suuren suhteen perusyksiköiden määrittämiin suureisiin, ja sitten rinnastamalla suhteellisuuskerroin (jos se on yhtälössä) yhteen, määrät korvataan mittayksiköillä ja ilmaistaan ​​perusyksikköinä.Siksi mittayksiköiden koko on sama kuin vastaavien suureiden koko.

Lohkojen perusjärjestelmät sähkötekniikassa

Fysiikassa 1900-luvun puoliväliin asti kaksi Gaussin kehittämää absoluuttista yksikköjärjestelmää olivat yleisiä: SGSE (senttimetri, gramma, toinen - sähköstaattinen järjestelmä) ja SGSM (senttimetri, gramma, sekunti - magnetostaattinen järjestelmä), jossa pääsuureet ovat senttimetri, gramma, sekunti ja ontelon dielektrinen tai magneettinen permeabiliteetti.

Ensimmäinen yksikköjärjestelmä on johdettu Coulombin laista sähkövarausten vuorovaikutuksesta, toinen - perustuu samaan magneettisten massojen vuorovaikutuksen lakiin. Yhden järjestelmän yksiköissä ilmaistujen samojen määrien arvot eroavat suuresti toisen järjestelmän samoista yksiköistä. Tämän seurauksena myös symmetrinen Gaussin CGS-järjestelmä yleistyi, jossa sähköiset suureet ilmaistaan ​​CGSE-järjestelmässä ja magneettiset suureet ilmaistaan ​​CGSM-järjestelmässä.

CGS-järjestelmien yksiköt osoittautuivat useimmissa tapauksissa epäkäytännöllisiksi (liian suuriksi tai liian pieniksi), mikä johti käytännön yksiköiden järjestelmän luomiseen, jotka ovat CGS-järjestelmän yksiköiden kerrannaisia ​​(ampeeri, voltti, ohmi, farad). , riipus jne.) .). Ne olivat järjestelmän perusta, joka otettiin laajalti käyttöön aikoinaan. ISSA, jonka alkuperäiset yksiköt ovat metri, kilogramma (massa), sekunti ja ampeeri.

Tämän yksikköjärjestelmän (jota kutsutaan absoluuttiseksi käytännön järjestelmäksi) mukavuus piilee siinä, että kaikki sen yksiköt ovat yhtäpitäviä käytännön yksiköiden kanssa, joten tässä järjestelmässä ilmaistujen määrien välisen suhteen kaavoihin ei tarvitse lisätä lisäkertoimia. yksiköistä.

Tällä hetkellä käytössä on yksi kansainvälinen yksikköjärjestelmä. SI (International System), joka otettiin käyttöön vuonna 1960. Se perustuu ISSA-järjestelmään.

SI-järjestelmä eroaa MCSA:sta siinä, että edellisen ensimmäisten yksiköiden lukumäärään lisätään termodynaamisen lämpötilan yksikkö, Kelvin-aste, ainemäärän mittayksikkö on mooli ja valon yksikkö. Intensiteetti on candela, jonka avulla tämä järjestelmä voidaan laajentaa paitsi sähköisiin, magneettisiin ja mekaanisiin ilmiöihin., vaan myös muille fysiikan alueille.

SI-järjestelmässä on seitsemän perusyksikköä: kilogramma, metri, sekunti, ampeeri, kelvin, mooli, kandela.

Laskettaessa suureita, jotka ovat paljon suurempia kuin tämä mittayksikkö tai paljon pienempiä, käytetään yksiköiden kerrannais- ja osakertoja. Nämä yksiköt saadaan liittämällä perusyksikön nimeen asianmukainen etuliite.

SI-järjestelmän muodostumisen historia ja tämän järjestelmän perusyksiköt esitetään tässä artikkelissa: SI-mittausjärjestelmä — historia, tarkoitus, rooli fysiikassa