Mărimi și parametri fizici, unități

Mărimi fizice

Cantitățile înseamnă acele caracteristici ale fenomenelor care determină fenomene și procese și pot exista independent de starea mediului și de condiții. Acestea includ, de exemplu, sarcina electrică, intensitatea câmpului, inducția, curentul electric etc. Mediul si conditiile in care se produc fenomenele definite de aceste marimi pot modifica aceste marimi in principal doar cantitativ.

Parametrii fizici

Parametrii înseamnă astfel de caracteristici ale fenomenelor care determină proprietățile mediilor și substanțelor și afectează relația dintre cantitățile în sine. Ele nu pot exista independent și se manifestă doar în acțiunea lor asupra mărimii reale.

Parametrii includ, de exemplu, constantele electrice și magnetice, rezistența electrică, forța coercitivă, inductanța reziduală, parametrii circuitului electric (rezistența, conductanța, capacitatea, inductanța pe unitate de lungime sau volum într-un dispozitiv) etc.

Valorile parametrilor fizici

Valorile parametrilor depind de obicei de condițiile în care se produce acest fenomen (de la temperatură, presiune, umiditate etc.), dar dacă aceste condiții sunt constante, parametrii își păstrează valorile neschimbate și, prin urmare, sunt numiți și constanti. .

Expresiile cantitative (numerice) ale mărimilor sau parametrilor se numesc valori ale acestora. Trebuie remarcat faptul că valorile sunt de obicei denumite cantități de evitat. De exemplu: citirea voltmetrului U este de 5 V, prin urmare tensiunea (valoarea) V măsurată are o valoare de 5 V.

Unități

Studiul oricărui fenomen din fizică nu se limitează la stabilirea de relații calitative între cantități, aceste relații trebuie cuantificate. Fără cunoașterea dependențelor cantitative, nu există o perspectivă reală asupra acestui fenomen.

Cantitativ, o mărime poate fi estimată doar prin măsurarea ei, adică prin compararea experimentală a unei mărimi fizice date cu o mărime de aceeași natură fizică, luată ca unitate de măsură.

Măsurarea poate fi directă sau indirectă. În măsurarea directă, cantitatea de determinat este comparată direct cu unitatea de măsură. În măsurarea indirectă, valorile cantității dorite se găsesc prin calcularea rezultatelor măsurătorilor directe ale altor mărimi legate de un raport specific dat.

Stabilirea unităților de măsură este extrem de importantă atât pentru dezvoltarea științei în cercetarea științifică și stabilirea legilor fizice, cât și în practică pentru desfășurarea proceselor tehnologice, precum și pentru control și contabilitate.

Unitățile de măsură pentru diferite mărimi pot fi setate în mod arbitrar fără a lua în considerare relația lor cu alte mărimi sau ținând cont de astfel de relații. În primul caz, atunci când înlocuiți valori numerice în ecuația relației, este necesar să luați în considerare în plus aceste relații. În al doilea caz, necesitatea celui din urmă dispare.

Fiecare sistem de unități se distinge unități de bază și derivate… Unitățile de bază sunt stabilite în mod arbitrar, în timp ce de obicei provin de la un fenomen fizic sau o proprietate caracteristică a unei substanțe sau a unui corp. Unitățile de bază trebuie să fie independente unele de altele, iar numărul lor trebuie determinat de necesitatea și suficiența formării tuturor unităților derivate.

Deci, de exemplu, numărul de unități de bază necesare pentru a descrie fenomenele electrice și magnetice este de patru. Nu este necesar să se accepte unitățile cantităților de bază ca unități de bază.

Este important doar ca numărul de unități de măsură de bază să fie egal cu numărul de cantități de bază și să poată fi reproduse (sub formă de standarde) cu acuratețe maximă.

Unitățile derivate sunt unități stabilite pe baza unor regularități care raportează valoarea pentru care este stabilită unitatea de valorile ale căror unități sunt stabilite independent.

Pentru a obține o unitate derivată a unei mărimi arbitrare, se scrie o ecuație care exprimă relația acestei mărimi cu mărimile determinate de unitățile de bază, iar apoi, echivalând coeficientul de proporționalitate (dacă este în ecuație) la unul, cantitățile sunt înlocuite cu unități de măsură și exprimate în unități de bază.Prin urmare, dimensiunea unităților de măsură coincide cu mărimea cantităților corespunzătoare.

Sisteme de bază de blocuri în electrotehnică

În fizică până la mijlocul secolului al XX-lea, două sisteme absolute de unități dezvoltate de Gauss erau comune: SGSE (centimetru, gram, secundă — sistem electrostatic) și SGSM (centimetru, gram, secundă — sistem magnetostatic), în care marimile principale sunt centimetrul, gramul, secunda și permeabilitatea dielectrică sau magnetică a cavității.

Primul sistem de unități este derivat din legea lui Coulomb pentru interacțiunea sarcinilor electrice, al doilea - bazat pe aceeași lege pentru interacțiunea maselor magnetice. Valorile acelorași mărimi exprimate în unități ale unui sistem sunt extrem de diferite de aceleași unități din altul. În consecință, s-a răspândit și sistemul simetric Gaussian CGS, în care mărimile electrice sunt exprimate în sistemul CGSE și mărimile magnetice sunt exprimate în sistemul CGSM.

Unitățile sistemelor CGS în majoritatea cazurilor s-au dovedit a fi incomod de exersat (prea mari sau prea mici), ceea ce a condus la crearea unui sistem de unități practice care sunt multipli de unități ale sistemului CGS (amperi, volt, ohm, farad). , pandantiv etc.) .). Ele au stat la baza sistemului care a fost adoptat pe scară largă la un moment dat. ISSA, ale căror unități inițiale sunt metrul, kilogramul (masa), secunda și amperul.

Comoditatea acestui sistem de unități (numit sistem practic absolut) constă în faptul că toate unitățile sale coincid cu cele practice, deci nu este nevoie să se introducă coeficienți suplimentari în formulele pentru relația dintre mărimile exprimate în acest sistem. de unitati.

În prezent, există un singur sistem internațional de unități. SI (Sistemul Internațional), care a fost adoptat în 1960. Se bazează pe sistemul ISSA.

Sistemul SI diferă de MCSA prin aceea că la numărul primelor unități ale primei se adaugă o unitate de temperatură termodinamică, gradul Kelvin, unitatea de măsură a cantității de materie este molul și unitatea de luminozitate. intensitatea este candela, care permite extinderea acestui sistem nu numai la fenomene electrice, magnetice și mecanice., ci și la alte domenii ale fizicii.

În sistemul SI, există șapte unități de bază: kilogram, metru, secundă, amper, kelvin, mol, candela.

Pentru a calcula cantități mult mai mari decât această unitate de măsură sau mult mai mici decât aceasta, se folosesc multipli și submultipli ai unităților. Aceste unități sunt obținute prin adăugarea prefixului corespunzător la numele unității de bază.

Istoria formării sistemului SI și unitățile de bază ale acestui sistem sunt prezentate în acest articol: Sistem de măsurare SI — istorie, scop, rol în fizică