Fizikai mennyiségek és paraméterek, mértékegységek

Fizikai mennyiségek

A mennyiségek a jelenségek azon jellemzőit jelentik, amelyek a jelenségeket, folyamatokat meghatározzák, és a környezet állapotától és állapotától függetlenül létezhetnek. Ide tartozik például az elektromos töltés, a térerősség, az indukció, az elektromos áram stb. A környezet és az e mennyiségek által meghatározott jelenségek előfordulásának feltételei főként csak mennyiségileg változtathatják meg ezeket a mennyiségeket.

Fizikai paraméterek

A paraméterek a jelenségek olyan jellemzőit jelentik, amelyek meghatározzák a közegek és anyagok tulajdonságait, és befolyásolják maguknak a mennyiségeknek a kapcsolatát. Önállóan nem létezhetnek, és csak a tényleges méretre gyakorolt ​​hatásukban nyilvánulnak meg.

A paraméterek közé tartoznak például az elektromos és mágneses állandók, az elektromos ellenállás, a kényszererő, a maradék induktivitás, az elektromos áramkör paraméterei (ellenállás, vezetőképesség, kapacitás, egységnyi hosszúságra vagy térfogatra jutó induktivitás egy eszközben) stb.

Fizikai paraméterek értékei

A paraméterek értéke általában attól függ, hogy milyen körülmények között fordul elő ez a jelenség (hőmérséklet, nyomás, páratartalom stb.), de ha ezek a feltételek állandóak, a paraméterek értékeik változatlanok maradnak, ezért állandónak is nevezik őket. .

A mennyiségek vagy paraméterek mennyiségi (numerikus) kifejezéseit értéküknek nevezzük. Meg kell jegyezni, hogy az értékeket általában kerülendő mennyiségeknek nevezik. Például: az U voltmérő leolvasása 5 V, ezért a mért V feszültség (érték) 5 V.

Egységek

A fizika bármely jelenségének vizsgálata nem korlátozódik a mennyiségek közötti minőségi összefüggések megállapítására, ezeket az összefüggéseket számszerűsíteni kell. A mennyiségi függőségek ismerete nélkül nincs igazi betekintés ebbe a jelenségbe.

Mennyiségileg egy mennyiséget csak méréssel lehet megbecsülni, vagyis egy adott fizikai mennyiséget kísérletileg összehasonlítunk egy mértékegységnek vett, azonos fizikai természetű mennyiséggel.

A mérés lehet közvetlen vagy közvetett. Közvetlen mérésnél a meghatározandó mennyiséget közvetlenül a mértékegységhez hasonlítják. Közvetett mérésnél a kívánt mennyiség értékeit az adott arányhoz kapcsolódó egyéb mennyiségek közvetlen mérésének eredményének kiszámításával találjuk meg.

A mértékegységek felállítása rendkívül fontos mind a tudomány fejlődése szempontjából a tudományos kutatásban és a fizikai törvényszerűségek megállapításában, mind pedig a gyakorlatban a technológiai folyamatok lebonyolítása, valamint az ellenőrzés és az elszámolás szempontjából.

A különböző mennyiségek mértékegységei tetszőlegesen beállíthatók anélkül, hogy figyelembe vennénk a más mennyiségekhez való viszonyukat, vagy figyelembe vennénk ezeket az összefüggéseket. Az első esetben, amikor számértékeket helyettesít a kapcsolati egyenletben, ezeket a kapcsolatokat is figyelembe kell venni. A második esetben az utóbbi iránti igény megszűnik.

Minden egységrendszert megkülönböztetünk alap és származtatott egységek… Az alapegységek tetszőlegesen vannak beállítva, miközben általában valamely anyag vagy test valamilyen jellemző fizikai jelenségéből, tulajdonságából származnak. Az alapegységeknek egymástól függetlennek kell lenniük, és számukat az összes származékos egység kialakításának szükségessége és elegendősége határozza meg.

Így például az elektromos és mágneses jelenségek leírásához szükséges alapegységek száma négy. Az alapmennyiségek mértékegységeit nem szükséges alapegységként elfogadni.

Csak az a fontos, hogy az alapmértékegységek száma megegyezzen az alapmennyiségek számával, és azok maximális pontossággal reprodukálhatók legyenek (szabványok formájában).

A származtatott egységek olyan egységek, amelyeket olyan törvényszerűségek alapján állapítanak meg, amelyeknek az értékét, amelyre az egység megállapításra került, azokhoz az értékekhez kapcsolják, amelyek egységei egymástól függetlenül vannak beállítva.

Egy tetszőleges mennyiség derivált mértékegységének megszerzéséhez felírunk egy egyenletet, amely kifejezi ennek a mennyiségnek a kapcsolatát az alapegységek által meghatározott mennyiségekkel, majd az arányossági együtthatót (ha az egyenletben szerepel) eggyel egyenlővé téve a a mennyiségeket mértékegységekkel helyettesítik, és alapegységben fejezik ki.Ezért a mértékegységek mérete egybeesik a megfelelő mennyiségek nagyságával.

Alapvető blokkrendszerek az elektrotechnikában

A fizikában a XX. század közepéig általános volt a Gauss által kidolgozott két abszolút mértékegységrendszer: SGSE (centiméter, gramm, második — elektrosztatikus rendszer) és SGSM (centiméter, gramm, másodperc - magnetosztatikus rendszer), amelyben a fő mennyiségek a centiméter, gramm, másodperc és az üreg dielektromos vagy mágneses permeabilitása.

Az első mértékegységrendszer az elektromos töltések kölcsönhatására vonatkozó Coulomb-törvényből származik, a második - a mágneses tömegek kölcsönhatásának ugyanazon törvényén alapul. Azonos mennyiségek egy rendszer egységeiben kifejezett értékei rendkívül különböznek egy másik rendszer azonos egységeitől. Ennek következtében elterjedt a szimmetrikus Gauss-féle CGS rendszer is, amelyben az elektromos mennyiségeket a CGSE rendszerben, a mágneses mennyiségeket pedig a CGSM rendszerben fejezik ki.

A CGS rendszerek mértékegységei a legtöbb esetben kényelmetlennek bizonyultak a gyakorlatban (túl nagyok vagy túl kicsik), ami egy olyan gyakorlati egységek rendszerének létrehozásához vezetett, amelyek a CGS rendszer egységeinek többszörösei (amper, volt, ohm, farad). , medál stb.) .). Ezek képezték az alapját annak a rendszernek, amelyet egy időben széles körben alkalmaztak. ISSA, amelynek eredeti mértékegységei a méter, a kilogramm (tömeg), a másodperc és az amper.

Ennek a mértékegységrendszernek (úgynevezett abszolút gyakorlati rendszernek) a kényelme abban rejlik, hogy minden mértékegysége egybeesik a gyakorlati egységekkel, így nincs szükség további együtthatók bevezetésére a rendszerben kifejezett mennyiségek közötti összefüggés képleteiben. egységekből.

Jelenleg egyetlen nemzetközi mértékegységrendszer működik. SI (Nemzetközi Rendszer), amelyet 1960-ban fogadtak el. Az ISSA rendszeren alapul.

Az SI rendszer abban különbözik az MCSA-tól, hogy az előbbi első egységeinek számához a termodinamikai hőmérséklet mértékegysége, a Kelvin fok, az anyagmennyiség mértékegysége a mól, a fényerő mértékegysége hozzáadódik. Az intenzitás a kandela, amely lehetővé teszi ennek a rendszernek nemcsak az elektromos, mágneses és mechanikai jelenségekre való kiterjesztését, hanem a fizika más területeire is.

Az SI-rendszerben hét alapegység van: kilogramm, méter, másodperc, amper, kelvin, mol, kandela.

Ennél a mértékegységnél jóval nagyobb vagy ennél jóval kisebb mennyiségek kiszámításához az egységek többszöröseit és részszorosait kell használni. Ezeket az egységeket úgy kapjuk meg, hogy a megfelelő előtagot hozzáfűzzük az alapegység nevéhez.

Az SI rendszer kialakulásának történetét és a rendszer alapegységeit ebben a cikkben adjuk meg: SI mérési rendszer — története, célja, szerepe a fizikában