Füüsikalised suurused ja parameetrid, ühikud

Füüsikalised kogused

Kogused tähendavad nähtuste neid tunnuseid, mis määravad nähtusi ja protsesse ning võivad eksisteerida sõltumatult keskkonnaseisundist ja tingimustest. Nende hulka kuuluvad näiteks elektrilaeng, väljatugevus, induktsioon, elektrivool jne. Keskkond ja tingimused, milles nende suurustega määratletud nähtused esinevad, võivad neid suurusi muuta peamiselt vaid kvantitatiivselt.

Füüsikalised parameetrid

Parameetrid tähendavad selliseid nähtuste omadusi, mis määravad keskkonna ja ainete omadused ning mõjutavad suuruste endi vahelisi seoseid. Nad ei saa eksisteerida iseseisvalt ja avalduvad ainult nende tegevuses tegeliku suuruse suhtes.

Parameetrite hulka kuuluvad näiteks elektri- ja magnetkonstandid, elektritakistus, sundjõud, jääk-induktiivsus, elektriahela parameetrid (takistus, juhtivus, mahtuvus, induktiivsus seadme pikkus- või ruumalaühiku kohta) jne.

Füüsikaliste parameetrite väärtused

Parameetrite väärtused sõltuvad tavaliselt tingimustest, milles see nähtus esineb (temperatuur, rõhk, niiskus jne), kuid kui need tingimused on püsivad, jäävad parameetrid oma väärtused muutumatuks ja seetõttu nimetatakse neid ka konstantseteks. .

Suuruste või parameetrite kvantitatiivseid (numbrilisi) avaldisi nimetatakse nende väärtusteks. Tuleb märkida, et väärtusi nimetatakse tavaliselt kogusteks, mida tuleb vältida. Näiteks: voltmeetri U näit on 5 V, seetõttu on mõõdetud pinge (väärtus) V väärtus 5 V.

Ühikud

Ükskõik millise nähtuse uurimine füüsikas ei piirdu kvantiteedivaheliste kvalitatiivsete seoste tuvastamisega, need seosed tuleb kvantifitseerida. Ilma kvantitatiivsete sõltuvuste tundmiseta pole selle nähtuse kohta tõelist ülevaadet.

Kvantitatiivselt saab suurust hinnata ainult seda mõõtes, st katseliselt võrrelda antud füüsikalist suurust sama füüsikalise olemusega kogusega, mis on võetud mõõtühikuks.

Mõõtmine võib olla otsene või kaudne. Otsemõõtmisel võrreldakse määratavat suurust otse mõõtühikuga. Kaudse mõõtmise korral leitakse soovitud suuruse väärtused, arvutades konkreetse suhtega seotud muude suuruste otsemõõtmiste tulemused.

Mõõtühikute kehtestamine on ülimalt oluline nii teaduse arendamiseks teadusuuringutes ja füüsikaseaduste kehtestamisel kui ka praktikas tehnoloogiliste protsesside läbiviimiseks, samuti kontrolliks ja arvestuseks.

Erinevate suuruste mõõtühikuid saab määrata meelevaldselt, arvestamata nende seost teiste suurustega või selliseid seoseid arvesse võtmata. Esimesel juhul, kui asendate suhtevõrrandis arvväärtusi, tuleb neid seoseid täiendavalt arvesse võtta. Teisel juhul kaob vajadus viimase järele.

Iga ühikute süsteem eristatakse põhi- ja tuletatud ühikud… Põhiühikud seatakse meelevaldselt, kuid tavaliselt lähtuvad nad mingist aine või keha iseloomulikust füüsikalisest nähtusest või omadusest. Põhiühikud peavad olema üksteisest sõltumatud ja nende arvu määrab kõigi tuletisühikute moodustamise vajadus ja piisavus.

Nii on näiteks elektriliste ja magnetiliste nähtuste kirjeldamiseks vajalike põhiühikute arv neli. Põhiühikutena ei pea aktsepteerima põhisuuruste ühikuid.

Oluline on vaid see, et põhimõõtühikute arv oleks võrdne põhisuuruste arvuga ja et neid oleks võimalik reprodutseerida (etalonidena) maksimaalse täpsusega.

Tuletatud ühikud on ühikud, mis on kehtestatud seaduspärasuste alusel, mis seovad väärtuse, mille jaoks ühik määratakse, väärtustega, mille ühikud on seatud iseseisvalt.

Suvalise suuruse tuletisühiku saamiseks kirjutatakse võrrand, mis väljendab selle suuruse suhet põhiühikutega määratud suurustega, ja seejärel, võrdsustades proportsionaalsuse kordaja (kui see on võrrandis) ühega, kogused asendatakse mõõtühikutega ja väljendatakse baasühikutes.Seetõttu langeb mõõtühikute suurus kokku vastavate suuruste suurusega.

Plokkide põhisüsteemid elektrotehnikas

Füüsikas oli kuni 20. sajandi keskpaigani levinud kaks Gaussi välja töötatud absoluutset mõõtühikute süsteemi – SGSE (sentimeeter, gramm, teine ​​— elektrostaatiline süsteem) ja SGSM (sentimeeter, gramm, sekund — magnetostaatiline süsteem), milles põhisuurused on sentimeeter, gramm, sekund ja õõnsuse dielektriline või magnetiline läbilaskvus.

Esimene ühikute süsteem on tuletatud Coulombi seadusest elektrilaengute koostoime kohta, teine ​​- põhineb samal seadusel magnetmasside vastastikmõju kohta. Ühe süsteemi ühikutes väljendatud samade suuruste väärtused erinevad oluliselt teise süsteemi samadest ühikutest. Sellest tulenevalt levis laialt ka sümmeetriline Gaussi CGS-süsteem, milles elektrilisi suurusi väljendatakse CGSE süsteemis ja magnetilisi suurusi CGSM süsteemis.

CGS-süsteemide ühikud osutusid enamikul juhtudel praktikas ebamugavaks (liiga suured või liiga väikesed), mis viis praktiliste ühikute süsteemi loomiseni, mis on CGS-süsteemi ühikute (amper, volt, oomi, farad) kordne. , ripats jne) .). Need olid omal ajal laialdaselt kasutusele võetud süsteemi aluseks. ISSA, mille algühikud on meeter, kilogramm (mass), sekund ja amper.

Selle ühikute süsteemi (nimetatakse absoluutseks praktiliseks süsteemiks) mugavus seisneb selles, et kõik selle ühikud langevad kokku praktilistega, mistõttu ei ole vaja selles süsteemis väljendatud suuruste vahelise seose valemitesse lisada täiendavaid koefitsiente. ühikutest.

Praegu kehtib ühtne rahvusvaheline ühikute süsteem. SI (Rahvusvaheline süsteem), mis võeti vastu 1960. aastal. See põhineb ISSA süsteemil.

SI-süsteem erineb MCSA-st selle poolest, et esimese esimeste ühikute arvule lisatakse termodünaamilise temperatuuri ühik, kelvini aste, ainehulga mõõtühikuks on mool ja valgustugevuse ühikuks. intensiivsus on kandela, mis võimaldab seda süsteemi laiendada mitte ainult elektrilistele, magnetilistele ja mehaanilistele nähtustele., vaid ka teistele füüsika valdkondadele.

SI-süsteemis on seitse põhiühikut: kilogramm, meeter, sekund, amper, kelvin, mool, kandela.

Sellest mõõtühikust palju suuremate või sellest palju väiksemate suuruste arvutamiseks kasutatakse ühikute kordajaid ja alamkordajaid. Need ühikud saadakse, lisades põhiüksuse nimele vastava eesliide.

SI-süsteemi kujunemise ajalugu ja selle süsteemi põhiühikud on toodud selles artiklis: SI mõõtesüsteem — ajalugu, eesmärk, roll füüsikas