Fysieke grootheden en parameters, eenheden

Fysieke hoeveelheden

Met grootheden worden die kenmerken van verschijnselen bedoeld die verschijnselen en processen bepalen en die onafhankelijk van de toestand van de omgeving en omstandigheden kunnen bestaan. Deze omvatten bijvoorbeeld elektrische lading, veldsterkte, inductie, elektrische stroom, enz. De omgeving en de omstandigheden waaronder de door deze grootheden gedefinieerde verschijnselen optreden, kunnen deze grootheden hoofdzakelijk alleen kwantitatief veranderen.

Fysieke parameters

Parameters betekenen dergelijke kenmerken van verschijnselen die de eigenschappen van media en stoffen bepalen en de relatie tussen de grootheden zelf beïnvloeden. Ze kunnen niet onafhankelijk bestaan ​​en komen alleen tot uiting in hun actie op de werkelijke grootte.

Parameters zijn bijvoorbeeld elektrische en magnetische constanten, elektrische weerstand, dwingende kracht, restinductantie, elektrische circuitparameters (weerstand, conductantie, capaciteit, inductantie per lengte-eenheid of volume in een apparaat), enz.

Waarden van fysieke parameters

De waarden van de parameters zijn meestal afhankelijk van de omstandigheden waaronder dit fenomeen optreedt (van temperatuur, druk, vochtigheid, enz.), maar als deze omstandigheden constant zijn, behouden de parameters hun waarden ongewijzigd en worden ze daarom ook constant genoemd .

Kwantitatieve (numerieke) uitdrukkingen van hoeveelheden of parameters worden hun waarden genoemd. Opgemerkt moet worden dat de waarden meestal worden aangeduid als te vermijden hoeveelheden. Bijvoorbeeld: de aflezing van de voltmeter U is 5 V, daarom heeft de gemeten spanning (waarde) V een waarde van 5 V.

Eenheden

De studie van elk fenomeen in de natuurkunde is niet beperkt tot het vaststellen van kwalitatieve relaties tussen grootheden, deze relaties moeten worden gekwantificeerd. Zonder kennis van de kwantitatieve afhankelijkheden is er geen echt inzicht in dit fenomeen.

Kwantitatief kan een grootheid alleen worden geschat door haar te meten, dat wil zeggen door experimenteel een gegeven fysieke grootheid te vergelijken met een grootheid van dezelfde fysieke aard, genomen als meeteenheid.

Meting kan direct of indirect zijn. Bij directe meting wordt de te bepalen grootheid direct vergeleken met de meeteenheid. Bij indirecte meting worden de waarden van de gewenste grootheid gevonden door de resultaten te berekenen van directe metingen van andere grootheden gerelateerd aan een bepaalde specifieke verhouding.

Het vaststellen van meeteenheden is buitengewoon belangrijk, zowel voor de ontwikkeling van wetenschap in wetenschappelijk onderzoek als voor het vaststellen van natuurkundige wetten, en in de praktijk voor het uitvoeren van technologische processen, evenals voor controle en boekhouding.

De meeteenheden voor verschillende grootheden kunnen willekeurig worden ingesteld zonder rekening te houden met hun relatie tot andere grootheden of rekening te houden met dergelijke relaties. In het eerste geval, wanneer u numerieke waarden in de relatievergelijking vervangt, moet u bovendien rekening houden met deze relaties. In het tweede geval verdwijnt de behoefte aan het laatste.

Elk systeem van eenheden wordt onderscheiden basis- en afgeleide eenheden… De basiseenheden worden willekeurig bepaald, terwijl ze meestal uitgaan van een of ander karakteristiek natuurkundig fenomeen of eigenschap van een substantie of lichaam. De basiseenheden moeten onafhankelijk van elkaar zijn en hun aantal moet worden bepaald door de noodzaak en toereikendheid voor de vorming van alle afgeleide eenheden.

Het aantal basiseenheden dat nodig is om elektrische en magnetische verschijnselen te beschrijven, is bijvoorbeeld vier. Het is niet nodig om de eenheden van de basisgrootheden als basiseenheden te accepteren.

Het is alleen van belang dat het aantal basismeeteenheden gelijk is aan het aantal basisgrootheden en dat deze (in de vorm van normen) met maximale nauwkeurigheid kunnen worden gereproduceerd.

Afgeleide eenheden zijn eenheden die zijn vastgesteld op basis van regelmatigheden die de waarde waarvoor de eenheid is vastgesteld relateren aan de waarden waarvan de eenheden onafhankelijk zijn vastgesteld.

Om een ​​afgeleide eenheid van een willekeurige grootheid te verkrijgen, wordt een vergelijking geschreven die de relatie uitdrukt van deze grootheid met de grootheden bepaald door de basiseenheden, en vervolgens, door de evenredigheidscoëfficiënt (als deze in de vergelijking staat) gelijk te stellen aan één, wordt de hoeveelheden worden vervangen door meeteenheden en uitgedrukt in basiseenheden.Daarom valt de grootte van de meeteenheden samen met de grootte van de overeenkomstige grootheden.

Basissystemen van blokken in de elektrotechniek

In de natuurkunde waren tot het midden van de 20e eeuw twee absolute systemen van eenheden, ontwikkeld door Gauss, gebruikelijk: SGSE (centimeter, gram, seconde - elektrostatisch systeem) en SGSM (centimeter, gram, seconde - magnetostatisch systeem), waarin de belangrijkste grootheden de centimeter, gram, seconde en de diëlektrische of magnetische permeabiliteit van de holte zijn.

Het eerste systeem van eenheden is afgeleid van de wet van Coulomb voor de interactie van elektrische ladingen, het tweede - gebaseerd op dezelfde wet voor de interactie van magnetische massa's. De waarden van dezelfde grootheden uitgedrukt in eenheden van het ene systeem verschillen enorm van dezelfde eenheden in een ander systeem. Bijgevolg werd ook het symmetrische Gaussiaanse CGS-systeem wijdverbreid, waarin elektrische grootheden worden uitgedrukt in het CGSE-systeem en magnetische grootheden worden uitgedrukt in het CGSM-systeem.

De eenheden van CGS-systemen bleken in de meeste gevallen onhandig om te oefenen (te groot of te klein), wat leidde tot de creatie van een systeem van praktische eenheden die veelvouden zijn van eenheden van het CGS-systeem (ampère, volt, ohm, farad , hanger, enz.) .). Ze vormden de basis van het systeem dat ooit algemeen werd aangenomen. ISSA, waarvan de oorspronkelijke eenheden meter, kilogram (massa), seconde en ampère zijn.

Het gemak van dit systeem van eenheden (het absolute praktische systeem genoemd) ligt in het feit dat al zijn eenheden samenvallen met de praktische eenheden, dus het is niet nodig om extra coëfficiënten in de formules in te voeren voor de relatie tussen de hoeveelheden uitgedrukt in dit systeem van eenheden.

Momenteel is er één internationaal systeem van eenheden. SI (International System), dat in 1960 werd aangenomen. Het is gebaseerd op het ISSA-systeem.

Het SI-systeem verschilt van de MCSA doordat een eenheid van thermodynamische temperatuur wordt toegevoegd aan het aantal van de eerste eenheden van de eerste, de graad van Kelvin, de meeteenheid van de hoeveelheid materie is de mol, en de eenheid van lichtgevende intensiteit is de candela, waardoor dit systeem niet alleen kan worden uitgebreid naar elektrische, magnetische en mechanische verschijnselen, maar ook naar andere gebieden van de natuurkunde.

In het SI-systeem zijn er zeven basiseenheden: kilogram, meter, seconde, ampère, kelvin, mol, candela.

Om hoeveelheden te berekenen die veel groter zijn dan deze maateenheid of veel kleiner dan deze, worden veelvouden en subveelvouden van de eenheden gebruikt. Deze eenheden worden verkregen door het juiste voorvoegsel toe te voegen aan de naam van het basisapparaat.

De geschiedenis van de vorming van het SI-systeem en de basiseenheden van dit systeem worden in dit artikel gegeven: SI-meetsysteem - geschiedenis, doel, rol in de natuurkunde