Физически величини и параметри, единици

Физически величини

Количествата означават онези характеристики на явленията, които определят явления и процеси и могат да съществуват независимо от състоянието на околната среда и условията. Те включват например електрически заряд, напрегнатост на полето, индукция, електрически ток и др. Околната среда и условията, при които явленията, определени от тези величини, настъпват, могат да променят тези количества главно само количествено.

Физически параметри

Параметрите означават такива характеристики на явленията, които определят свойствата на средите и веществата и влияят на връзката между самите количества. Те не могат да съществуват независимо и се проявяват само в действието си върху действителния размер.

Параметрите включват например електрически и магнитни константи, електрическо съпротивление, коерцитивна сила, остатъчна индукция, параметри на електрическите вериги (съпротивление, проводимост, капацитет, индуктивност на единица дължина или обем в дадено устройство) и др.

Стойности на физически параметри

Стойностите на параметрите обикновено зависят от условията, при които възниква това явление (от температура, налягане, влажност и т.н.), но ако тези условия са постоянни, параметрите запазват стойностите си непроменени и затова се наричат ​​също постоянни .

Количествените (числени) изрази на величини или параметри се наричат ​​техните стойности. Трябва да се отбележи, че стойностите обикновено се наричат ​​количества, които трябва да се избягват. Например: показанието на волтметъра U е 5 V, следователно измереното напрежение (стойност) V има стойност 5 V.

Единици

Изучаването на всяко явление във физиката не се ограничава само до установяване на качествени връзки между величини, тези отношения трябва да бъдат количествено определени. Без познаване на количествените зависимости няма реална представа за това явление.

Количествено количеството може да бъде оценено само чрез измерването му, тоест чрез експериментално сравняване на дадена физическа величина с количество от същата физическа природа, взето като мерна единица.

Измерването може да бъде пряко или косвено. При директно измерване количеството, което трябва да се определи, се сравнява директно с мерната единица. При непряко измерване стойностите на желаното количество се намират чрез изчисляване на резултатите от директни измервания на други величини, свързани с дадено специфично съотношение.

Установяването на мерни единици е изключително важно както за развитието на науката в научните изследвания и установяването на физическите закони, така и на практика за провеждането на технологични процеси, както и за контрол и счетоводство.

Мерните единици за различни величини могат да бъдат зададени произволно, без да се отчита тяхната връзка с други величини, или да се вземат предвид такива отношения. В първия случай, когато замествате числови стойности в уравнението на връзката, е необходимо допълнително да се вземат предвид тези отношения. Във втория случай необходимостта от последното изчезва.

Всяка система от единици се отличава основни и производни единици… Основните единици се задават произволно, докато обикновено изхождат от някакво характерно физическо явление или свойство на вещество или тяло. Основните единици трябва да са независими една от друга и техният брой трябва да се определя от необходимостта и достатъчността за формирането на всички производни единици.

Така, например, броят на основните единици, необходими за описване на електрически и магнитни явления, е четири. Не е необходимо да се приемат мерните единици на основните величини като основни единици.

Важно е само броят на основните мерни единици да е равен на броя на основните величия, както и да могат да бъдат възпроизведени (под формата на стандарти) с максимална точност.

Производните единици са единици, установени въз основа на закономерности, свързващи стойността, за която е установена единицата, със стойностите, чиито единици се задават независимо.

За да се получи производна единица на произволно количество, се пише уравнение, което изразява връзката на това количество с количествата, определени от основните единици, и след това, приравнявайки коефициента на пропорционалност (ако е в уравнението) с единица, величините са заменени с мерни единици и изразени чрез основните единици. Следователно размерът на мерните единици съвпада с измерението на съответните величини.

Основни системи от блокове в електротехниката

Във физиката до средата XX век, две абсолютни системи от единици, разработени от Гаус, бяха общи — SGSE (сантиметър, грам, втори — електростатична система) и SGSM (сантиметър, грам, втора — магнитостатична система), в която основните количества са сантиметър, грам, секунда и диелектричната или магнитната пропускливост на кухината.

Първата система от единици е изведена от закона на Кулон за взаимодействие на електрически заряди, втората — въз основа на същия закон за взаимодействието на магнитни маси. Стойностите на едни и същи количества, изразени в единици на една система, са изключително различни от същите единици в друга. Следователно, симетричната гаусова CGS система също стана широко разпространена, при която електрическите величини се изразяват в системата CGSE, а магнитните величини се изразяват в системата CGSM.

Единиците от CGS системи в повечето случаи се оказаха неудобни за практикуване (твърде големи или твърде малки), което доведе до създаването на система от практически единици, които са кратни на единици от CGS системата (ампер, волт, ом, фарад , висулка и др.). Те бяха основата на системата, която беше широко възприета по едно време. ISSA, чиито първоначални единици са метър, килограм (маса), секунда и ампер.

Удобството на тази система от единици (наречена абсолютна практическа система) се крие във факта, че всички нейни единици съвпадат с практическите, поради което няма нужда от въвеждане на допълнителни коефициенти във формулите за връзката между изразените величини в тази система от единици.

В момента съществува единна международна система от единици. SI (Международна система), който е приет през 1960 г. Тя се основава на системата ISSA.

Системата SI се различава от MCSA по това, че единица термодинамична температура се добавя към броя на първите единици на първата, степента на Келвин, единицата за измерване на количеството материя е мол и и единицата за светлинен интензитет е кандела, което позволява тази система да бъде разширена не само върху електрически, магнитни и механични явления., но и към други области на физиката.

В системата SI има седем основни единици: килограм, метър, секунда, ампер, келвин, мол, кандела.

За да се изчислят количествата, които са много по-големи от тази мерна единица или много по-малки от нея, се използват кратни и подкратни на единиците. Тези единици се получават чрез прикачване на съответния префикс към името на основната единица.

Историята на формирането на системата SI и основните единици на тази система са дадени в тази статия: Измервателна система SI — история, цел, роля във физиката