Fyzikálne veličiny a parametre, jednotky

Fyzikálne veličiny

Veličiny znamenajú tie charakteristiky javov, ktoré určujú javy a procesy a môžu existovať nezávisle od stavu prostredia a podmienok. Patria sem napríklad elektrický náboj, intenzita poľa, indukcia, elektrický prúd atď. Prostredie a podmienky, za ktorých sa javy definované týmito veličinami vyskytujú, môžu tieto veličiny meniť prevažne len kvantitatívne.

Fyzikálne parametre

Parametre znamenajú také charakteristiky javov, ktoré určujú vlastnosti médií a látok a ovplyvňujú vzťah medzi samotnými veličinami. Nemôžu existovať samostatne a prejavujú sa iba v ich pôsobení na skutočnú veľkosť.

Medzi parametre patria napríklad elektrické a magnetické konštanty, elektrický odpor, koercitívna sila, zvyšková indukčnosť, parametre elektrického obvodu (odpor, vodivosť, kapacita, indukčnosť na jednotku dĺžky alebo objemu v zariadení) atď.

Hodnoty fyzikálnych parametrov

Hodnoty parametrov zvyčajne závisia od podmienok, za ktorých k tomuto javu dochádza (od teploty, tlaku, vlhkosti atď.), ale ak sú tieto podmienky konštantné, parametre si zachovávajú svoje hodnoty nezmenené, a preto sa nazývajú aj konštantné .

Kvantitatívne (číselné) vyjadrenia veličín alebo parametrov sa nazývajú ich hodnoty. Treba poznamenať, že hodnoty sa zvyčajne označujú ako množstvá, ktorým sa treba vyhnúť. Napríklad: údaj voltmetra U je 5 V, preto namerané napätie (hodnota) V má hodnotu 5 V.

Jednotky

Štúdium akéhokoľvek javu vo fyzike sa neobmedzuje len na stanovenie kvalitatívnych vzťahov medzi veličinami, tieto vzťahy je potrebné kvantifikovať. Bez znalosti kvantitatívnych závislostí neexistuje skutočný pohľad na tento jav.

Kvantitatívne možno veličinu odhadnúť len jej meraním, teda experimentálnym porovnaním danej fyzikálnej veličiny s veličinou rovnakej fyzikálnej povahy, branou ako merná jednotka.

Meranie môže byť priame alebo nepriame. Pri priamom meraní sa množstvo, ktoré sa má určiť, porovnáva priamo s jednotkou merania. Pri nepriamom meraní sa hodnoty požadovanej veličiny zisťujú výpočtom výsledkov priamych meraní iných veličín súvisiacich s daným špecifickým pomerom.

Stanovenie meracích jednotiek je mimoriadne dôležité tak pre rozvoj vedy vo vedeckom výskume a stanovovanie fyzikálnych zákonov, ako aj v praxi pre vedenie technologických procesov, ako aj pre riadenie a účtovníctvo.

Jednotky merania pre rôzne veličiny je možné nastaviť ľubovoľne bez toho, aby sa zohľadnil ich vzťah k iným veličinám, alebo aby sa takéto vzťahy zohľadňovali. V prvom prípade, keď do rovnice vzťahu nahradíte číselné hodnoty, je potrebné tieto vzťahy dodatočne zohľadniť. V druhom prípade potreba druhého zmizne.

Každý systém jednotiek je rozlíšený základné a odvodené jednotky… Základné jednotky sú stanovené ľubovoľne, pričom zvyčajne vychádzajú z nejakého charakteristického fyzikálneho javu alebo vlastnosti látky alebo telesa. Základné jednotky musia byť na sebe nezávislé a ich počet musí byť určený nevyhnutnosťou a dostatočnosťou pre vznik všetkých odvodených jednotiek.

Takže napríklad počet základných jednotiek potrebných na opis elektrických a magnetických javov je štyri. Jednotky základných veličín nie je potrebné akceptovať ako základné jednotky.

Dôležité je len to, aby sa počet základných jednotiek merania rovnal počtu základných veličín a aby sa dali reprodukovať (vo forme noriem) s maximálnou presnosťou.

Odvodené jednotky sú jednotky stanovené na základe zákonitostí týkajúcich sa hodnoty, pre ktorú je jednotka stanovená, s hodnotami, ktorých jednotky sú stanovené nezávisle.

Na získanie derivačnej jednotky ľubovoľnej veličiny sa napíše rovnica, ktorá vyjadruje vzťah tejto veličiny k veličinám určeným základnými jednotkami, a potom prirovnaním koeficientu úmernosti (ak je v rovnici) k jednej, veličiny sú nahradené jednotkami merania a vyjadrené v základných jednotkách.Preto sa veľkosť jednotiek merania zhoduje s veľkosťou zodpovedajúcich veličín.

Základné systémy blokov v elektrotechnike

Vo fyzike až do polovice 20. storočia boli bežné dva absolútne systémy jednotiek vyvinuté Gaussom – SGSE (centimeter, gram, sekunda — elektrostatický systém) a SGSM (centimeter, gram, sekunda — magnetostatický systém), v ktorom sú hlavnými veličinami centimeter, gram, sekunda a dielektrická alebo magnetická permeabilita dutiny.

Prvý systém jednotiek je odvodený z Coulombovho zákona pre interakciu elektrických nábojov, druhý - založený na rovnakom zákone pre interakciu magnetických hmôt. Hodnoty rovnakých veličín vyjadrené v jednotkách jedného systému sú extrémne odlišné od rovnakých jednotiek v inom systéme. Následne sa rozšíril aj symetrický Gaussov systém CGS, v ktorom sú elektrické veličiny vyjadrené v systéme CGSE a magnetické veličiny v systéme CGSM.

Jednotky systémov CGS sa vo väčšine prípadov ukázali ako nevyhovujúce pre prax (príliš veľké alebo príliš malé), čo viedlo k vytvoreniu systému praktických jednotiek, ktoré sú násobkami jednotiek systému CGS (ampér, volt, ohm, farad , prívesok atď.)). Boli základom systému, ktorý bol svojho času široko prijatý. ISSA, ktorého pôvodnými jednotkami sú meter, kilogram (hmotnosť), sekunda a ampér.

Pohodlie tohto systému jednotiek (nazývaného absolútny praktický systém) spočíva v tom, že všetky jeho jednotky sa zhodujú s praktickými, takže nie je potrebné zavádzať do vzorcov ďalšie koeficienty pre vzťah medzi veličinami vyjadrenými v tomto systéme. jednotiek.

V súčasnosti existuje jednotný medzinárodný systém jednotiek. SI (International System), ktorý bol prijatý v roku 1960. Je založený na systéme ISSA.

Systém SI sa líši od MCSA v tom, že jednotka termodynamickej teploty sa pridáva k počtu prvých jednotiek prvého, stupňu Kelvina, jednotkou merania množstva hmoty je mol a jednotkou svietivosti. Intenzita je kandela, ktorá umožňuje tento systém rozšíriť nielen na elektrické, magnetické a mechanické javy, ale aj do iných oblastí fyziky.

V sústave SI existuje sedem základných jednotiek: kilogram, meter, sekunda, ampér, kelvin, mol, kandela.

Na výpočet množstiev, ktoré sú oveľa väčšie ako táto merná jednotka alebo oveľa menšie ako táto jednotka, sa používajú násobky a podnásobky jednotiek. Tieto jednotky sa získajú pripojením príslušnej predpony k názvu základnej jednotky.

História vzniku sústavy SI a základné jednotky tejto sústavy sú uvedené v tomto článku: Systém merania SI — história, účel, úloha vo fyzike