Fyzikální veličiny a parametry, jednotky

Fyzikální veličiny

Veličiny znamenají ty charakteristiky jevů, které určují jevy a procesy a mohou existovat nezávisle na stavu prostředí a podmínkách. Patří sem např. elektrický náboj, intenzita pole, indukce, elektrický proud atp. Prostředí a podmínky, za kterých se jevy definované těmito veličinami vyskytují, mohou tyto veličiny měnit převážně pouze kvantitativně.

Fyzikální parametry

Parametry se rozumí takové charakteristiky jevů, které určují vlastnosti médií a látek a ovlivňují vztah mezi veličinami samotnými. Nemohou existovat samostatně a projevují se pouze svým působením na skutečnou velikost.

Mezi parametry patří například elektrické a magnetické konstanty, elektrický odpor, koercitivní síla, zbytková indukčnost, parametry elektrického obvodu (odpor, vodivost, kapacita, indukčnost na jednotku délky nebo objemu v zařízení) atd.

Hodnoty fyzických parametrů

Hodnoty parametrů obvykle závisí na podmínkách, za kterých k tomuto jevu dochází (od teploty, tlaku, vlhkosti atd.), ale pokud jsou tyto podmínky konstantní, parametry si své hodnoty zachovávají beze změny a proto se také nazývají konstantní .

Kvantitativní (číselné) vyjádření veličin nebo parametrů nazýváme jejich hodnoty. Je třeba poznamenat, že hodnoty se obvykle označují jako množství, kterým je třeba se vyhnout. Například: údaj na voltmetru U je 5 V, proto naměřené napětí (hodnota) V má hodnotu 5 V.

Jednotky

Studium jakéhokoli jevu ve fyzice se neomezuje na stanovení kvalitativních vztahů mezi veličinami, tyto vztahy je nutné kvantifikovat. Bez znalosti kvantitativních závislostí neexistuje skutečný vhled do tohoto jevu.

Kvantitativně lze veličinu odhadnout pouze jejím měřením, tedy experimentálním porovnáním dané fyzikální veličiny s veličinou stejné fyzikální povahy, branou jako měrnou jednotku.

Měření může být přímé nebo nepřímé. Při přímém měření se veličina, která má být stanovena, porovnává přímo s měrnou jednotkou. Při nepřímém měření se hodnoty požadované veličiny zjišťují výpočtem výsledků přímých měření jiných veličin souvisejících s daným konkrétním poměrem.

Stanovení měrných jednotek je nesmírně důležité jak pro rozvoj vědy ve vědeckém výzkumu a ustavení fyzikálních zákonů, tak v praxi pro vedení technologických procesů, jakož i pro řízení a účetnictví.

Jednotky měření pro různé veličiny lze libovolně nastavovat, aniž by se uvažovalo o jejich vztahu k jiným veličinám nebo takové vztahy zohledňovaly. V prvním případě, když do rovnice vztahu dosadíte číselné hodnoty, je nutné tyto vztahy dodatečně zohlednit. V druhém případě potřeba toho druhého zmizí.

Každá soustava jednotek je odlišena základní a odvozené jednotky… Základní jednotky jsou stanoveny libovolně, přičemž obvykle vycházejí z nějakého charakteristického fyzikálního jevu nebo vlastnosti látky nebo tělesa. Základní jednotky musí být na sobě nezávislé a jejich počet musí být dán nutností a dostatkem pro vytvoření všech derivačních jednotek.

Takže například počet základních jednotek potřebných k popisu elektrických a magnetických jevů je čtyři. Jako základní jednotky není nutné přijímat jednotky základních veličin.

Důležité je pouze to, aby se počet základních měrných jednotek rovnal počtu základních veličin a aby je bylo možné reprodukovat (ve formě etalonů) s maximální přesností.

Odvozené jednotky jsou jednotky stanovené na základě zákonitostí vztahujících se k hodnotě, pro kterou je jednotka stanovena, k hodnotám, jejichž jednotky jsou stanoveny nezávisle.

Pro získání derivační jednotky libovolné veličiny se napíše rovnice, která vyjadřuje vztah této veličiny k veličinám určeným základními jednotkami, a poté přirovnáním koeficientu úměrnosti (pokud je v rovnici) k jedné, veličiny jsou nahrazeny jednotkami měření a vyjádřeny v základních jednotkách.Proto se velikost jednotek měření shoduje s velikostí odpovídajících veličin.

Základní systémy bloků v elektrotechnice

Ve fyzice až do poloviny 20. století byly běžné dva absolutní systémy jednotek vyvinuté Gaussem – SGSE (centimetr, gram, sekunda — elektrostatický systém) a SGSM (centimetr, gram, sekunda — magnetostatický systém), ve kterém jsou hlavními veličinami centimetr, gram, sekunda a dielektrická neboli magnetická permeabilita dutiny.

První systém jednotek je odvozen z Coulombova zákona pro interakci elektrických nábojů, druhý - založený na stejném zákoně pro interakci magnetických hmot. Hodnoty stejných veličin vyjádřené v jednotkách jednoho systému se extrémně liší od stejných jednotek v jiném. Následně se také rozšířil symetrický Gaussův systém CGS, ve kterém jsou elektrické veličiny vyjádřeny v systému CGSE a magnetické veličiny v systému CGSM.

Jednotky systémů ČGS se ve většině případů ukázaly jako nevyhovující pro praxi (příliš velké nebo příliš malé), což vedlo k vytvoření systému praktických jednotek, které jsou násobky jednotek systému ČGS (ampér, volt, ohm, farad , přívěšek atd.)). Byly základem systému, který byl svého času široce přijímán. ISSA, jehož původními jednotkami jsou metr, kilogram (hmotnost), sekunda a ampér.

Pohodlí tohoto systému jednotek (nazývaného absolutní praktický systém) spočívá v tom, že všechny jeho jednotky se shodují s těmi praktickými, takže není třeba zavádět do vzorců další koeficienty pro vztah mezi veličinami vyjádřenými v tomto systému. jednotek.

V současné době existuje jednotný mezinárodní systém jednotek. SI (International System), který byl přijat v roce 1960. Je založen na systému ISSA.

Systém SI se liší od MCSA v tom, že k počtu prvních jednotek prvně jmenovaného se přidává jednotka termodynamické teploty, stupeň Kelvina, měrnou jednotkou množství hmoty je mol a jednotka světelnosti. intenzitou je kandela, která umožňuje tento systém rozšířit nejen na elektrické, magnetické a mechanické jevy., ale i do dalších oblastí fyziky.

V soustavě SI existuje sedm základních jednotek: kilogram, metr, sekunda, ampér, kelvin, mol, kandela.

K výpočtu množství, které jsou mnohem větší než tato měrná jednotka nebo mnohem menší než ona, se používají násobky a dílčí násobky jednotek. Tyto jednotky se získají připojením příslušné předpony k názvu základní jednotky.

Historie vzniku soustavy SI a základní jednotky této soustavy jsou uvedeny v tomto článku: Systém měření SI — historie, účel, úloha ve fyzice