Magnituds físiques i paràmetres, unitats

Quantitats físiques

Per quantitats s'entén aquelles característiques dels fenòmens que determinen fenòmens i processos i que poden existir independentment de l'estat del medi i de les condicions. Aquests inclouen, per exemple, càrrega elèctrica, intensitat de camp, inducció, corrent elèctric, etc. L'entorn i les condicions en què es produeixen els fenòmens definits per aquestes magnituds poden canviar aquestes magnituds principalment només quantitativament.

Paràmetres físics

Els paràmetres signifiquen aquestes característiques dels fenòmens que determinen les propietats dels mitjans i les substàncies i afecten la relació entre les mateixes magnituds. No poden existir de manera independent i només es manifesten en la seva acció sobre la mida real.

Els paràmetres inclouen, per exemple, constants elèctriques i magnètiques, resistència elèctrica, força coercitiva, inductància residual, paràmetres del circuit elèctric (resistència, conductància, capacitat, inductància per unitat de longitud o volum en un dispositiu), etc.

Valors dels paràmetres físics

Els valors dels paràmetres solen dependre de les condicions en què es produeix aquest fenomen (de temperatura, pressió, humitat, etc.), però si aquestes condicions són constants, els paràmetres mantenen els seus valors sense canvis i, per tant, també s'anomenen constants. .

Les expressions quantitatives (numèriques) de magnituds o paràmetres s'anomenen valors. Cal tenir en compte que els valors solen anomenar-se quantitats a evitar. Per exemple: la lectura del voltímetre U és de 5 V, per tant la tensió mesurada (valor) V té un valor de 5 V.

Unitats

L'estudi de qualsevol fenomen en física no es limita a establir relacions qualitatives entre magnituds, aquestes relacions s'han de quantificar. Sense el coneixement de les dependències quantitatives, no hi ha una visió real d'aquest fenomen.

Quantitativament, només es pot estimar una magnitud mesurant-la, és a dir, comparant experimentalment una magnitud física determinada amb una quantitat de la mateixa naturalesa física, presa com a unitat de mesura.

La mesura pot ser directa o indirecta. En la mesura directa, la quantitat a determinar es compara directament amb la unitat de mesura. En la mesura indirecta, els valors de la quantitat desitjada es troben calculant els resultats de mesuraments directes d'altres magnituds relacionades amb una relació específica determinada.

L'establiment d'unitats de mesura és extremadament important tant per al desenvolupament de la ciència en la investigació científica i l'establiment de lleis físiques, com a la pràctica per a la realització de processos tecnològics, així com per al control i la comptabilitat.

Les unitats de mesura de diverses magnituds es poden establir arbitràriament sense tenir en compte la seva relació amb altres magnituds, ni tenint en compte aquestes relacions. En el primer cas, quan substituïu valors numèrics a l'equació de relació, cal tenir en compte addicionalment aquestes relacions. En el segon cas, la necessitat d'aquest últim desapareix.

Es distingeix cada sistema d'unitats unitats bàsiques i derivades… Les unitats bàsiques s'estableixen arbitràriament, mentre que normalment procedeixen d'algun fenomen físic o propietat d'una substància o cos. Les unitats bàsiques han de ser independents entre si i el seu nombre ha de ser determinat per la necessitat i la suficiència per a la formació de totes les unitats derivades.

Així, per exemple, el nombre d'unitats bàsiques necessàries per descriure els fenòmens elèctrics i magnètics és de quatre. No cal acceptar les unitats de les magnituds bàsiques com a unitats bàsiques.

Només és important que el nombre d'unitats bàsiques de mesura sigui igual al nombre de magnituds bàsiques, i que es puguin reproduir (en forma d'estàndards) amb la màxima precisió.

Les unitats derivades són unitats establertes sobre la base de regularitats que relacionen el valor pel qual s'estableix la unitat amb els valors les unitats dels quals es fixen de manera independent.

Per obtenir una unitat derivada d'una magnitud arbitrària, s'escriu una equació que expressa la relació d'aquesta magnitud amb les magnituds determinades per les unitats bàsiques, i després, igualant el coeficient de proporcionalitat (si està a l'equació) a un, el les quantitats es substitueixen per unitats de mesura i s'expressen en termes d'unitats base.Per tant, la mida de les unitats de mesura coincideix amb la mida de les magnituds corresponents.

Sistemes bàsics de blocs en enginyeria elèctrica

En física fins a mitjans del segle XX, eren comuns dos sistemes absoluts d'unitats desenvolupats per Gauss: SGSE (centímetre, gram, segon — sistema electrostàtic) i SGSM (centímetre, gram, segon — sistema magnetostàtic), en el qual les magnituds principals són el centímetre, gram, segon i la permeabilitat dielèctrica o magnètica de la cavitat.

El primer sistema d'unitats es deriva de la llei de Coulomb per a la interacció de càrregues elèctriques, el segon, basat en la mateixa llei per a la interacció de masses magnètiques. Els valors de les mateixes magnituds expressades en unitats d'un sistema són extremadament diferents de les mateixes unitats d'un altre. En conseqüència, també es va generalitzar el sistema CGS gaussià simètric, en el qual les magnituds elèctriques s'expressen al sistema CGSE i les magnituds magnètiques s'expressen al sistema CGSM.

Les unitats dels sistemes CGS en la majoria dels casos van resultar incòmodes per a la pràctica (massa grans o massa petites), la qual cosa va conduir a la creació d'un sistema d'unitats pràctiques que són múltiples d'unitats del sistema CGS (ampers, volts, ohms, farads). , penjoll, etc.) .). Van ser la base del sistema que va ser àmpliament adoptat en un moment. ISSA, les unitats originals del qual són metre, quilogram (massa), segon i ampere.

La conveniència d'aquest sistema d'unitats (anomenat sistema pràctic absolut) rau en el fet que totes les seves unitats coincideixen amb les pràctiques, per la qual cosa no cal introduir coeficients addicionals en les fórmules de relació entre les magnituds expressades en aquest sistema. d'unitats.

Actualment, hi ha un únic sistema internacional d'unitats. SI (Sistema Internacional), que es va adoptar l'any 1960. Es basa en el sistema ISSA.

El sistema SI es diferencia de l'MCSA en què s'afegeix una unitat de temperatura termodinàmica al nombre de les primeres unitats de la primera, el grau de Kelvin, la unitat de mesura de la quantitat de matèria és el mol i la unitat de lluminositat. intensitat és la candela, que permet estendre aquest sistema no només als fenòmens elèctrics, magnètics i mecànics., sinó també a altres àrees de la física.

En el sistema SI, hi ha set unitats bàsiques: quilogram, metre, segon, ampere, kelvin, mol, candela.

Per calcular quantitats molt més grans que aquesta unitat de mesura o molt més petites que ella, s'utilitzen múltiples i submúltiples de les unitats. Aquestes unitats s'obtenen afegint el prefix adequat al nom de la unitat base.

La història de la formació del sistema SI i les unitats bàsiques d'aquest sistema es donen en aquest article: Sistema de mesura SI: història, propòsit, paper en la física