Fizikālie lielumi un parametri, mērvienības

Fiziskie daudzumi

Daudzumi ir tās parādību īpašības, kas nosaka parādības un procesus un var pastāvēt neatkarīgi no vides stāvokļa un apstākļiem. Tie ietver, piemēram, elektrisko lādiņu, lauka stiprumu, indukciju, elektrisko strāvu utt. Vide un apstākļi, kādos notiek šo lielumu noteiktās parādības, var mainīt šos lielumus galvenokārt tikai kvantitatīvi.

Fizikālie parametri

Ar parametriem saprot tādus parādību raksturlielumus, kas nosaka nesēju un vielu īpašības un ietekmē attiecības starp pašiem daudzumiem. Tie nevar pastāvēt neatkarīgi un izpaužas tikai to darbībā uz faktisko izmēru.

Parametri ietver, piemēram, elektriskās un magnētiskās konstantes, elektrisko pretestību, koercitīvo spēku, atlikušo induktivitāti, elektriskās ķēdes parametrus (pretestību, vadītspēju, kapacitāti, induktivitāti uz garuma vai tilpuma vienību ierīcē) utt.

Fizikālo parametru vērtības

Parametru vērtības parasti ir atkarīgas no apstākļiem, kādos šī parādība notiek (no temperatūras, spiediena, mitruma utt.), bet, ja šie apstākļi ir nemainīgi, parametri saglabā savas vērtības nemainīgas un tāpēc tos sauc arī par nemainīgiem. .

Daudzumu vai parametru kvantitatīvās (skaitliskās) izteiksmes sauc par to vērtībām. Jāņem vērā, ka vērtības parasti tiek sauktas par daudzumiem, no kuriem jāizvairās. Piemēram: voltmetra U rādījums ir 5 V, tāpēc izmērītā sprieguma (vērtības) V vērtība ir 5 V.

Vienības

Jebkuras fizikas parādības izpēte neaprobežojas tikai ar kvalitatīvu attiecību noteikšanu starp lielumiem, šīs attiecības ir jānosaka kvantitatīvi. Bez zināšanām par kvantitatīvām atkarībām nav reāla ieskata šajā parādībā.

Kvantitatīvi lielumu var novērtēt, tikai to izmērot, tas ir, eksperimentāli salīdzinot doto fizisko lielumu ar tādas pašas fiziskās dabas daudzumu, kas ņemts par mērvienību.

Mērīšana var būt tieša vai netieša. Tiešajā mērījumā nosakāmais daudzums tiek tieši salīdzināts ar mērvienību. Netiešajā mērījumā vēlamā daudzuma vērtības tiek atrastas, aprēķinot citu lielumu tiešu mērījumu rezultātus, kas saistīti ar noteiktu noteiktu attiecību.

Mērvienību noteikšana ir ārkārtīgi svarīga gan zinātnes attīstībai zinātniskajos pētījumos un fizikālo likumu noteikšanā, gan praksē tehnoloģisko procesu norisei, kā arī kontrolei un uzskaitei.

Dažādu lielumu mērvienības var iestatīt patvaļīgi, neņemot vērā to saistību ar citiem lielumiem vai neņemot vērā šādas attiecības. Pirmajā gadījumā, kad attiecību vienādojumā aizstājat skaitliskās vērtības, šīs attiecības ir papildus jāņem vērā. Otrajā gadījumā nepieciešamība pēc pēdējās pazūd.

Katra vienību sistēma ir izdalīta pamatvienības un atvasinātās vienības… Pamatvienības tiek noteiktas patvaļīgi, bet parasti tās izriet no kādas vielas vai ķermeņa raksturīgās fizikālās parādības vai īpašības. Pamatvienībām jābūt vienai no otras neatkarīgām un to skaitu nosaka visu atvasināto vienību veidošanas nepieciešamība un pietiekamība.

Tā, piemēram, elektrisko un magnētisko parādību aprakstīšanai nepieciešamo pamatvienību skaits ir četras. Pamatlielumu vienības nav jāpieņem par pamatvienībām.

Ir tikai svarīgi, lai pamatmērvienību skaits būtu vienāds ar pamatlielumu skaitu un lai tos varētu reproducēt (etalonu veidā) ar maksimālu precizitāti.

Atvasinātās vienības ir vienības, kas izveidotas, pamatojoties uz likumsakarībām, kas sasaista vērtību, kurai vienība ir noteikta, ar vērtībām, kuru vienības ir iestatītas neatkarīgi.

Lai iegūtu patvaļīga lieluma atvasināto vienību, tiek uzrakstīts vienādojums, kas izsaka šī daudzuma saistību ar lielumiem, ko nosaka pamatvienības, un pēc tam, pielīdzinot proporcionalitātes koeficientu (ja tas ir vienādojumā) ar vienu, daudzumus aizstāj ar mērvienībām un izsaka pamatvienībās.Tāpēc mērvienību lielums sakrīt ar atbilstošo daudzumu lielumu.

Bloku pamatsistēmas elektrotehnikā

Fizikā līdz 20. gadsimta vidum bija izplatītas divas Gausa izstrādātās absolūtās mērvienību sistēmas: SGSE (centimetrs, grams, otrā — elektrostatiskā sistēma) un SGSM (centimetrs, grams, otrā — magnetostatiskā sistēma), kurā galvenie lielumi ir centimetrs, grams, sekunde un dobuma dielektriskā vai magnētiskā caurlaidība.

Pirmā vienību sistēma ir atvasināta no Kulona likuma par elektrisko lādiņu mijiedarbību, otrā - pamatojoties uz to pašu likumu par magnētisko masu mijiedarbību. Vienādu daudzumu vērtības, kas izteiktas vienas sistēmas vienībās, ļoti atšķiras no tām pašām vienībām citā sistēmā. Līdz ar to plaši izplatījās arī simetriskā Gausa CGS sistēma, kurā elektriskos lielumus izsaka CGSE sistēmā un magnētiskos lielumus – CGSM sistēmā.

CGS sistēmu vienības vairumā gadījumu izrādījās neērtas praksē (pārāk lielas vai pārāk mazas), kā rezultātā tika izveidota praktisko vienību sistēma, kas ir CGS sistēmas vienību (ampērs, volts, omi, farads) daudzkārtņi. , kulons utt.) .). Tie bija sistēmas pamatā, kas savulaik tika plaši pieņemta. ISSA, kuras sākotnējās mērvienības ir metrs, kilograms (masa), sekunde un ampērs.

Šīs mērvienību sistēmas (ko sauc par absolūto praktisko sistēmu) ērtības slēpjas tajā, ka visas tās mērvienības sakrīt ar praktiskajām, tāpēc formulās nav jāievieš papildu koeficienti attiecībām starp šajā sistēmā izteiktajiem lielumiem. no vienībām.

Pašlaik pastāv vienota starptautiska mērvienību sistēma. SI (Starptautiskā sistēma), kas tika pieņemta 1960. gadā. Tā ir balstīta uz ISSA sistēmu.

SI sistēma atšķiras no MCSA ar to, ka termodinamiskās temperatūras vienība tiek pievienota pirmās vienības skaitam, Kelvina grāds, vielas daudzuma mērvienība ir mols un gaismas vienība. intensitāte ir kandela, kas ļauj šo sistēmu attiecināt ne tikai uz elektriskām, magnētiskām un mehāniskām parādībām., bet arī uz citām fizikas jomām.

SI sistēmā ir septiņas pamatvienības: kilograms, metrs, sekunde, ampērs, kelvins, mols, kandela.

Lai aprēķinātu lielumus, kas ir daudz lielāki par šo mērvienību vai daudz mazāki par to, tiek izmantoti vienību daudzkārtņi un apakšreizi. Šīs vienības iegūst, pievienojot atbilstošo prefiksu pamatvienības nosaukumam.

SI sistēmas veidošanās vēsture un šīs sistēmas pamatvienības ir sniegtas šajā rakstā: SI mērīšanas sistēma — vēsture, mērķis, loma fizikā