Grandezze e parametri fisici, unità

Quantità fisiche

Per quantità si intendono quelle caratteristiche dei fenomeni che determinano fenomeni e processi e possono esistere indipendentemente dallo stato dell'ambiente e dalle condizioni. Questi includono, ad esempio, carica elettrica, intensità di campo, induzione, corrente elettrica, ecc. L'ambiente e le condizioni in cui si verificano i fenomeni definiti da queste quantità possono modificare queste quantità principalmente solo quantitativamente.

Parametri fisici

Per parametri si intendono quelle caratteristiche dei fenomeni che determinano le proprietà dei mezzi e delle sostanze e influenzano la relazione tra le quantità stesse. Non possono esistere indipendentemente e si manifestano solo nella loro azione sulla dimensione reale.

I parametri includono, ad esempio, costanti elettriche e magnetiche, resistenza elettrica, forza coercitiva, induttanza residua, parametri del circuito elettrico (resistenza, conduttanza, capacità, induttanza per unità di lunghezza o volume in un dispositivo), ecc.

Valori dei parametri fisici

I valori dei parametri dipendono solitamente dalle condizioni in cui si verifica questo fenomeno (da temperatura, pressione, umidità, ecc.), ma se tali condizioni sono costanti, i parametri mantengono invariati i loro valori e sono quindi detti anche costanti .

Le espressioni quantitative (numeriche) di quantità o parametri sono chiamate i loro valori. Va notato che i valori sono generalmente indicati come quantità da evitare. Ad esempio: la lettura del voltmetro U è 5 V, quindi la tensione misurata (valore) V ha un valore di 5 V.

Unità

Lo studio di qualsiasi fenomeno in fisica non si limita a stabilire relazioni qualitative tra quantità, queste relazioni devono essere quantificate. Senza la conoscenza delle dipendenze quantitative, non c'è una vera comprensione di questo fenomeno.

Quantitativamente, una grandezza può essere stimata solo misurandola, cioè confrontando sperimentalmente una data grandezza fisica con una grandezza della stessa natura fisica, presa come unità di misura.

La misurazione può essere diretta o indiretta. Nella misurazione diretta, la quantità da determinare viene confrontata direttamente con l'unità di misura. Nella misurazione indiretta, i valori della quantità desiderata si trovano calcolando i risultati delle misurazioni dirette di altre quantità relative a un dato rapporto specifico.

L'istituzione di unità di misura è estremamente importante sia per lo sviluppo della scienza nella ricerca scientifica e l'istituzione di leggi fisiche, sia in pratica per lo svolgimento di processi tecnologici, nonché per il controllo e la contabilità.

Le unità di misura per varie grandezze possono essere impostate arbitrariamente senza considerare la loro relazione con altre quantità o tenendo conto di tali relazioni. Nel primo caso, quando si sostituiscono i valori numerici nell'equazione della relazione, è necessario tenere conto anche di queste relazioni. Nel secondo caso, la necessità di quest'ultimo scompare.

Ogni sistema di unità è distinto unità di base e derivate… Le unità di base sono fissate arbitrariamente, mentre di solito derivano da qualche fenomeno fisico caratteristico o proprietà di una sostanza o di un corpo. Le unità di base devono essere indipendenti l'una dall'altra e il loro numero deve essere determinato dalla necessità e dalla sufficienza per la formazione di tutte le unità derivate.

Quindi, ad esempio, il numero di unità di base necessarie per descrivere i fenomeni elettrici e magnetici è quattro. Non è necessario accettare le unità delle grandezze di base come unità di base.

È importante solo che il numero di unità di misura di base sia uguale al numero di quantità di base e che possano essere riprodotte (sotto forma di campioni) con la massima precisione.

Le unità derivate sono unità stabilite sulla base di regolarità che mettono in relazione il valore per il quale l'unità è stabilita con i valori le cui unità sono impostate indipendentemente.

Per ottenere un'unità derivata di una quantità arbitraria, si scrive un'equazione che esprima il rapporto di questa quantità con le quantità determinate dalle unità di base, e quindi, equiparando il coefficiente di proporzionalità (se è nell'equazione) a uno, il le quantità sono sostituite da unità di misura ed espresse in termini di unità di base.Pertanto, la dimensione delle unità di misura coincide con la dimensione delle grandezze corrispondenti.

Sistemi di base di blocchi in ingegneria elettrica

In fisica fino alla metà del XX secolo, due sistemi assoluti di unità sviluppati da Gauss erano comuni: SGSE (centimetro, grammo, secondo — sistema elettrostatico) e SGSM (centimetro, grammo, secondo - sistema magnetostatico), in cui le grandezze principali sono il centimetro, il grammo, il secondo e la permeabilità dielettrica o magnetica della cavità.

Il primo sistema di unità è derivato dalla legge di Coulomb per l'interazione delle cariche elettriche, il secondo - basato sulla stessa legge per l'interazione delle masse magnetiche. I valori delle stesse quantità espresse in unità di un sistema sono estremamente diversi dalle stesse unità in un altro. Di conseguenza si diffuse anche il sistema simmetrico gaussiano CGS, in cui le grandezze elettriche sono espresse nel sistema CGSE e le grandezze magnetiche sono espresse nel sistema CGSM.

Le unità dei sistemi CGS nella maggior parte dei casi si sono rivelate scomode da praticare (troppo grandi o troppo piccole), il che ha portato alla creazione di un sistema di unità pratiche che sono multipli di unità del sistema CGS (ampere, volt, ohm, farad , pendente, ecc.) .). Erano la base del sistema che è stato ampiamente adottato in una volta. ISA, le cui unità originali sono metro, chilogrammo (massa), secondo e ampere.

La comodità di questo sistema di unità (chiamato sistema pratico assoluto) sta nel fatto che tutte le sue unità coincidono con quelle pratiche, quindi non è necessario introdurre coefficienti aggiuntivi nelle formule per il rapporto tra le quantità espresse in questo sistema di unità.

Attualmente esiste un unico sistema internazionale di unità. SI (International System), adottato nel 1960. Si basa sul sistema ISSA.

Il sistema SI differisce dal MCSA in quanto al numero delle prime unità del primo si aggiunge un'unità di temperatura termodinamica, il grado Kelvin, l'unità di misura della quantità di materia è la mole, e l'unità di misura luminosa l'intensità è la candela, che permette di estendere questo sistema non solo ai fenomeni elettrici, magnetici e meccanici, ma anche ad altre aree della fisica.

Nel sistema SI ci sono sette unità di base: chilogrammo, metro, secondo, ampere, kelvin, mole, candela.

Per calcolare grandezze molto maggiori di questa unità di misura o molto minori di essa si utilizzano multipli e sottomultipli delle unità. Queste unità si ottengono aggiungendo il prefisso appropriato al nome dell'unità di base.

La storia della formazione del sistema SI e le unità di base di questo sistema sono riportate in questo articolo: Sistema di misurazione SI: storia, scopo, ruolo in fisica