Fizičke veličine i parametri, jedinice

Fizikalne veličine

Pod količinama se podrazumijevaju ona svojstva pojava koja određuju pojave i procese i mogu postojati neovisno o stanju okoliša i uvjetima. To uključuje, na primjer, električni naboj, jakost polja, indukciju, električnu struju itd. Okolina i uvjeti pod kojima se događaju pojave definirane ovim veličinama mogu promijeniti te veličine uglavnom samo kvantitativno.

Fizički parametri

Pod parametrima se podrazumijevaju takve karakteristike pojava koje određuju svojstva medija i tvari te utječu na odnos među samim veličinama. Oni ne mogu postojati samostalno i očituju se samo svojim djelovanjem na stvarnu veličinu.

Parametri uključuju, na primjer, električne i magnetske konstante, električni otpor, koercitivnu silu, rezidualni induktivitet, parametre električnog kruga (otpor, vodljivost, kapacitet, induktivitet po jedinici duljine ili volumena u uređaju) itd.

Vrijednosti fizičkih parametara

Vrijednosti parametara obično ovise o uvjetima pod kojima se ova pojava događa (od temperature, tlaka, vlažnosti itd.), ali ako su ti uvjeti konstantni, parametri zadržavaju svoje vrijednosti nepromijenjene i stoga se nazivaju i konstantni .

Kvantitativni (numerički) izrazi veličina ili parametara nazivaju se njihovim vrijednostima. Treba napomenuti da se vrijednosti obično nazivaju količinama koje treba izbjegavati. Na primjer: očitanje voltmetra U je 5 V, stoga izmjereni napon (vrijednost) V ima vrijednost 5 V.

Jedinice

Proučavanje bilo kojeg fenomena u fizici nije ograničeno na utvrđivanje kvalitativnih odnosa između veličina, ti odnosi moraju biti kvantificirani. Bez poznavanja kvantitativnih ovisnosti nema pravog uvida u ovaj fenomen.

Kvantitativno se veličina može procijeniti samo njezinim mjerenjem, odnosno eksperimentalnim uspoređivanjem dane fizikalne veličine s veličinom iste fizikalne prirode, uzetom kao mjerna jedinica.

Mjerenje može biti izravno i neizravno. Kod izravnog mjerenja, veličina koju treba odrediti uspoređuje se izravno s mjernom jedinicom. U neizravnom mjerenju, vrijednosti željene veličine nalaze se izračunavanjem rezultata izravnih mjerenja drugih veličina koje se odnose na određeni omjer.

Uspostava mjernih jedinica iznimno je važna kako za razvoj znanosti u znanstvenim istraživanjima i utvrđivanju fizikalnih zakona, tako iu praksi za odvijanje tehnoloških procesa, kao i za kontrolu i računovodstvo.

Mjerne jedinice za razne veličine mogu se postavljati proizvoljno bez razmatranja njihovog odnosa s drugim veličinama ili uzimanja u obzir takvih odnosa. U prvom slučaju, kada zamijenite numeričke vrijednosti u jednadžbi odnosa, potrebno je dodatno uzeti u obzir te odnose. U drugom slučaju, potreba za potonjim nestaje.

Svaki sustav jedinica razlikuje se osnovne i izvedene jedinice… Osnovne jedinice postavljaju se proizvoljno, a obično polaze od neke karakteristične fizikalne pojave ili svojstva tvari ili tijela. Osnovne jedinice moraju biti neovisne jedna o drugoj, a njihov broj mora biti određen nužnošću i dostatnošću za formiranje svih izvedenih jedinica.

Tako je, primjerice, broj osnovnih jedinica potrebnih za opisivanje električnih i magnetskih pojava četiri. Jedinice osnovnih veličina nije potrebno prihvatiti kao osnovne jedinice.

Važno je samo da broj osnovnih mjernih jedinica bude jednak broju osnovnih veličina, te da se mogu reproducirati (u obliku etalona) s maksimalnom točnošću.

Izvedene jedinice su jedinice utvrđene na temelju pravilnosti odnosa vrijednosti za koju je jedinica ustanovljena s vrijednostima čije su jedinice samostalno postavljene.

Da bi se dobila izvodna jedinica proizvoljne veličine, napiše se jednadžba koja izražava odnos te veličine s veličinama određenim osnovnim jedinicama, a zatim se izjednačavanjem koeficijenta proporcionalnosti (ako postoji u jednadžbi) s jedinicom dobiva količine su zamijenjene mjernim jedinicama i izražene u osnovnim jedinicama.Stoga se veličina mjernih jedinica podudara s veličinom odgovarajućih veličina.

Osnovni sustavi blokova u elektrotehnici

U fizici su do sredine 20. stoljeća bila uobičajena dva apsolutna sustava jedinica koje je razvio Gauss— SGSE (centimetar, gram, sekunda — elektrostatički sustav) i SGSM (centimetar, gram, sekunda — magnetostatski sustav), u kojem su glavne veličine centimetar, gram, sekunda i dielektrična ili magnetska permeabilnost šupljine.

Prvi sustav jedinica izveden je iz Coulombovog zakona za međudjelovanje električnih naboja, drugi - na temelju istog zakona za međudjelovanje magnetskih masa. Vrijednosti istih veličina izraženih u jedinicama jednog sustava izrazito se razlikuju od istih jedinica u drugom. Posljedično, simetrični Gaussov CGS sustav također je postao široko rasprostranjen, u kojem su električne veličine izražene u CGSE sustavu, a magnetske veličine su izražene u CGSM sustavu.

Jedinice CGS sustava su se u većini slučajeva pokazale nezgodnima za prakticiranje (prevelike ili premale), što je dovelo do stvaranja sustava praktičnih jedinica koje su višekratnici jedinica CGS sustava (amper, volt, ohm, farad). , privjesak itd.) .). Oni su bili osnova sustava koji je svojedobno bio široko prihvaćen. ISSA, čije su izvorne jedinice metar, kilogram (masa), sekunda i amper.

Pogodnost ovog sustava jedinica (koji se naziva apsolutni praktični sustav) leži u činjenici da se sve njegove jedinice podudaraju s praktičnim, tako da nema potrebe uvoditi dodatne koeficijente u formule za odnos između veličina izraženih u ovom sustavu. jedinica.

Trenutno postoji jedinstveni međunarodni sustav jedinica. SI (International System), koji je usvojen 1960. Temelji se na sustavu ISSA.

SI sustav razlikuje se od MCSA po tome što se jedinici termodinamičke temperature dodaje broj prvih jedinica prvog, stupanj Kelvina, mjerna jedinica količine materije je mol, a jedinica svjetlosne intenzitet je kandela, što omogućuje da se ovaj sustav proširi ne samo na električne, magnetske i mehaničke pojave, već i na druga područja fizike.

U SI sustavu postoji sedam osnovnih jedinica: kilogram, metar, sekunda, amper, kelvin, mol, kandela.

Za izračunavanje količina koje su mnogo veće od ove mjerne jedinice ili mnogo manje od nje, koriste se višekratnici i podvišekratnici jedinica. Te se jedinice dobivaju dodavanjem odgovarajućeg prefiksa nazivu osnovne jedinice.

Povijest nastanka SI sustava i osnovne jedinice ovog sustava dane su u ovom članku: SI mjerni sustav — povijest, namjena, uloga u fizici