Fiziksel miktarlar ve parametreler, birimler

Fiziksel özellikler

Nicelikler, olguları ve süreçleri belirleyen ve çevrenin durumundan ve koşullardan bağımsız olarak var olabilen olguların özellikleri anlamına gelir. Bunlar, örneğin elektrik yükü, alan gücü, endüksiyon, elektrik akımı vb. içerir. Bu niceliklerle tanımlanan fenomenlerin meydana geldiği ortam ve koşullar, bu nicelikleri esas olarak yalnızca niceliksel olarak değiştirebilir.

Fiziksel parametreler

Parametreler, ortamın ve maddelerin özelliklerini belirleyen ve niceliklerin kendileri arasındaki ilişkiyi etkileyen olayların bu tür özellikleri anlamına gelir. Bağımsız olarak var olamazlar ve yalnızca gerçek boyut üzerindeki eylemlerinde tezahür ederler.

Parametreler, örneğin elektriksel ve manyetik sabitleri, elektriksel direnci, zorlayıcı kuvveti, artık endüktansı, elektrik devresi parametrelerini (direnç, iletkenlik, kapasitans, bir cihazdaki birim uzunluk veya hacim başına endüktans) vb. içerir.

Fiziksel parametrelerin değerleri

Parametrelerin değerleri genellikle bu olgunun meydana geldiği koşullara (sıcaklık, basınç, nem vb.) bağlıdır, ancak bu koşullar sabitse parametreler değerlerini değiştirmez ve bu nedenle sabit olarak da adlandırılır. .

Miktarların veya parametrelerin nicel (sayısal) ifadelerine değerleri denir. Değerlerin genellikle kaçınılması gereken miktarlar olarak ifade edildiğine dikkat edilmelidir. Örneğin: U voltmetresinin okuması 5 V'tur, bu nedenle ölçülen voltaj (değer) V, 5 V'luk bir değere sahiptir.

Birimler

Fizikteki herhangi bir fenomenin incelenmesi, nicelikler arasında niteliksel ilişkiler kurmakla sınırlı değildir, bu ilişkilerin nicelleştirilmesi gerekir. Nicel bağımlılıklar hakkında bilgi sahibi olmadan, bu fenomene ilişkin gerçek bir içgörü yoktur.

Nicel olarak, bir nicelik yalnızca ölçülerek, yani belirli bir fiziksel niceliği, bir ölçü birimi olarak alınan aynı fiziksel yapıya sahip bir nicelikle deneysel olarak karşılaştırarak tahmin edilebilir.

Ölçüm doğrudan veya dolaylı olabilir. Doğrudan ölçümde, belirlenecek miktar doğrudan ölçü birimi ile karşılaştırılır. Dolaylı ölçümde, belirli bir oranla ilgili diğer büyüklüklerin doğrudan ölçüm sonuçları hesaplanarak istenen miktarın değerleri bulunur.

Ölçü birimlerinin kurulması, hem bilimsel araştırmalarda bilimin gelişmesi ve fizik kanunlarının oluşturulması, hem de uygulamada teknolojik süreçlerin yürütülmesi, kontrol ve muhasebe için son derece önemlidir.

Çeşitli niceliklerin ölçü birimleri, diğer niceliklerle ilişkileri dikkate alınmadan veya bu tür ilişkiler dikkate alınmadan keyfi olarak ayarlanabilir. İlk durumda, ilişki denkleminde sayısal değerleri yerine koyduğunuzda, bu ilişkileri ek olarak dikkate almak gerekir. İkinci durumda, ikincisine olan ihtiyaç ortadan kalkar.

Her birim sistemi ayırt edilir temel ve türetilmiş birimler... Temel birimler keyfi olarak belirlenirken, genellikle bir maddenin veya cismin bazı karakteristik fiziksel fenomenlerinden veya özelliklerinden kaynaklanırlar. Tüm türev birimlerin oluşması için temel birimlerin birbirinden bağımsız olması ve sayılarının gereklilik ve yeterliliğe göre belirlenmesi gerekir.

Yani, örneğin, elektriksel ve manyetik olguları tanımlamak için gereken temel birimlerin sayısı dörttür. Temel büyüklüklerin birimlerini temel birimler olarak kabul etmek gerekli değildir.

Yalnızca temel ölçü birimlerinin sayısının temel büyüklüklerin sayısına eşit olması ve bunların (standartlar biçiminde) maksimum doğrulukla yeniden üretilebilmesi önemlidir.

Türetilmiş birimler, birimin kurulduğu değer ile birimleri bağımsız olarak ayarlanmış değerlerle ilgili düzenlilikler temelinde oluşturulan birimlerdir.

Keyfi bir niceliğin türev birimini elde etmek için, bu niceliğin temel birimlerin belirlediği nicelikler ile ilişkisini ifade eden bir denklem yazılır ve ardından (denklemde varsa) orantı katsayısı bire eşitlenerek, miktarlar ölçü birimleri ile değiştirilir ve temel birimler cinsinden ifade edilir.Bu nedenle, ölçü birimlerinin boyutu, karşılık gelen niceliklerin boyutuyla örtüşür.

Elektrik mühendisliğinde temel blok sistemleri

20. yüzyılın ortalarına kadar fizikte, Gauss tarafından geliştirilen iki mutlak birim sistemi yaygındı: SGSE (santimetre, gram, saniye — elektrostatik sistem) ve SGSM (santimetre, gram, saniye - manyetostatik sistem), burada ana miktarlar santimetre, gram, saniye ve boşluğun dielektrik veya manyetik geçirgenliğidir.

İlk birim sistemi, elektrik yüklerinin etkileşimi için Coulomb yasasından türetilmiştir, ikincisi - manyetik kütlelerin etkileşimi için aynı yasaya dayanmaktadır. Bir sistemdeki birimlerde ifade edilen aynı miktarların değerleri, diğerindeki aynı birimlerden son derece farklıdır. Sonuç olarak, elektrik niceliklerinin CGSE sisteminde ve manyetik niceliklerin CGSM sisteminde ifade edildiği simetrik Gauss CGS sistemi de yaygınlaştı.

Çoğu durumda CGS sistemlerinin birimlerinin pratikte elverişsiz olduğu (çok büyük veya çok küçük) olduğu kanıtlandı, bu da CGS sisteminin birimlerinin (amper, volt, ohm, farad) katları olan pratik birimlerden oluşan bir sistemin oluşturulmasına yol açtı. , kolye vb.) .). Bir zamanlar yaygın olarak benimsenen sistemin temeli onlardı. ISSAorijinal birimleri metre, kilogram (kütle), saniye ve amperdir.

Bu birimler sisteminin rahatlığı (mutlak pratik sistem olarak adlandırılır), tüm birimlerinin pratik olanlarla örtüşmesi gerçeğinde yatmaktadır, bu nedenle bu sistemde ifade edilen nicelikler arasındaki ilişki için formüllerde ek katsayılar getirmeye gerek yoktur. birimlerin.

Şu anda, tek bir uluslararası birimler sistemi var. Sİ (Uluslararası Sistem), 1960 yılında kabul edilmiştir. ISSA sistemine dayanmaktadır.

SI sistemi, MCSA'dan farklıdır; termodinamik sıcaklığın bir birimi, öncekinin ilk birimlerinin sayısına, Kelvin derecesine eklenir, madde miktarının ölçü birimi mol ve ışık birimidir. yoğunluk, bu sistemin sadece elektrik, manyetik ve mekanik fenomenlere değil, aynı zamanda fiziğin diğer alanlarına da genişletilmesine izin veren kandeladır.

SI sisteminde yedi temel birim vardır: kilogram, metre, saniye, amper, kelvin, mol, kandela.

Bu ölçü biriminden çok daha büyük veya çok daha küçük miktarları hesaplamak için birimlerin katları ve alt katları kullanılır. Bu birimler, temel birim adına uygun önek eklenerek elde edilir.

SI sisteminin oluşum tarihi ve bu sistemin temel birimleri bu makalede verilmektedir: SI ölçüm sistemi - tarih, amaç, fizikteki rol