Фізичні величини. одиниці величин

Фізична величина - це властивість, загальна в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного з них.

Значення фізичної величини - це кількісна оцінка розміру фізичної величини, представлена \u200b\u200bу вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць (наприклад, значення опору провідника 5 Ом).

розрізняють справжнє значення фізичної величини, ідеально відображає властивість об'єкта, і дійсне, Знайдене експериментально, досить близьке до істинного значення, Яке можна використовувати замість нього, і виміряний значення, відраховані за відліковий пристрій засоби вимірювання.

Сукупність величин, пов'язаних між собою залежностями, утворюють систему фізичних величин, в якій є основні і похідні величини.

Основна фізична величина - це величина, що входить в систему і умовно прийнята в якості незалежної від інших величин цієї системи.

похідна фізична величина - це величина, що входить в систему і визначається через основні величини цієї системи.

Важливою характеристикою фізичної величини є її розмірність (dim). розмірність - цей вислів у формі статечного одночлена, складеного з творів символів основних фізичних величин і відображає зв'язок даної фізичної величини з фізичними величинами, прийнятими в даній системі величин за основні з коефіцієнтом пропорційності, рівним одиниці.

Одиниця фізичної величини - це конкретна фізична величина, визначена і прийнята за згодою, з якої порівнюються інші величини того ж роду.

В установленому порядку допускаються до застосування одиниці величин Міжнародної системи одиниць (СІ), прийнятої Генеральною конференцією з мір та ваг, рекомендовані Міжнародною організацією законодавчої метрології.

Розрізняють основні, похідні, кратні, поточні, когерентні, системні і позасистемні одиниці.

Основна одиниця системи одиниць - одиниця основний фізичної величини, обрана при побудові системи одиниць.

метр - довжина шляху, прохідна світлом у вакуумі за інтервал часу 1/299792458 частки секунди.

кілограм - одиниця маси, що дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма.

секунда - час, що дорівнює 9192631770 періодам випромінювання, відповідним переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.

ампер - сила незмінних струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і мізерно малу площу кругового поперечного перерізу, розташованим у вакуумі на відстані 1 м один від іншого, викликав би на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії, що дорівнює 2 ∙ 10 -7 Н.

Кельвін - одиниця термодинамічної температури, що дорівнює 1 / 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води.

моль - кількість речовини системи, що містить стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг.

Кандела - сила світла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 540 ∙ 10 12 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямку становить 1/683 Вт / пор.

Передбачені також дві додаткові одиниці.

Радіан - кут між двома радіусами кола, довжина дуги між якими дорівнює радіусу.

стерадіан - тілесний кут з вершиною в центрі сфери, вирізує на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, що дорівнює радіусу сфери.

Похідна одиниця системи одиниць - одиниця похідної фізичної величини системи одиниць, утворена відповідно до рівняння, що зв'язує її з основними одиницями або ж з основними і вже певними похідними. Наприклад, одиниця потужності, виражена через одиниці СІ, 1Вт \u003d м 2 ∙ кг ∙ с -3.

Поряд з одиницями СІ Закон «Про забезпечення єдності вимірювань» допускає застосування позасистемних одиниць, тобто одиниць, що не входять ні в одну з існуючих систем. Прийнято виділяти кілька видів позасистемних одиниць:

Одиниці, що допускаються нарівні з одиницями СІ (хвилина, година, доба, літр і ін.);

Одиниці, що застосовуються в спеціальних областях науки і техніки
(Світловий рік, парсек, діоптрій, електрон-вольт і ін.);

Одиниці, вилучені з ужитку (міліметр ртутного стовпа,
кінська сила і ін.)

До числа позасистемних відносять також кратні і частинні одиниці виміру, що мають іноді власні назви, наприклад одиниця маси - тонна (т). У загальному випадку десяткові, кратні і частинні одиниці утворюються за допомогою множників і приставок.

засоби вимірювання

під засобом вимірювань (СІ) розуміється пристрій, призначений для вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики.

За функціональним призначенням СІ підрозділяються на: заходи, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі, вимірювальні установки, вимірювальні системи.

міра- засіб вимірювань, призначений для відтворення і зберігання фізичної величини одного або декількох розмірів з необхідною точністю. Міра може бути представлена \u200b\u200bу вигляді тіла або пристрої.

Вимірювальний пристрій (ІП) - засіб вимірювання, призначений для вилучення вимірювальної інформації і перетворення
її в форму, доступну для безпосереднього сприйняття оператором. Вимірювальні прилади, як правило, мають у своєму складі
міру. За принципом дії розрізняють ІП аналогові і цифрові. За способом представлення вимірювальної інформації вимірювальні прилади відносяться або до показує, або до реєструючим.

Залежно від способу перетворення сигналу вимірювальної інформації розрізняють прилади прямого перетворення (прямої дії) і прилади врівноважує перетворення (порівняння). У приладах прямого перетворення сигнал вимірювальної інформації перетворюється необхідну кількість раз в одному напрямку без застосування зворотнього зв'язку. У приладах врівноважує перетворення, поряд з ланцюгом прямого перетворення, є ланцюг зворотного перетворення і яка вимірюється величина порівнюється з відомою величиною, однорідної з вимірюваної.

Залежно від ступеня усереднення вимірюваної величини виділяють прилади, котрі дають показання миттєвих значень вимірюваної величини, і прилади інтегрують, показання яких визначаються інтегралом за часом від вимірюваної величини.

вимірювальний перетворювач - засіб вимірювань, призначений для перетворення вимірюваної величини в іншу величину або вимірювальний сигнал, зручний для обробки, зберігання, подальших перетворень, індикації або передачі.

Залежно від місця в вимірювальної ланцюга розрізняють перетворювачі первинні і проміжні. Первинні перетворювачі - це ті, до яких підводиться вимірювана величина. Якщо первинні перетворювачі розміщуються безпосередньо на об'єкті дослідження, віддаленому від місця обробки, то вони називаються іноді датчиками.

Залежно від виду вхідного сигналу перетворювачі поділяють на аналогові, аналого-цифрові та цифро-аналогові. Широко поширені масштабні вимірювальні перетворювачі, призначені для зміни розміру величини в заданий число раз.

вимірювальна установка - це сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв (сполучення, харчування та ін.), Призначених для однієї або декількох фізичних величин і розташованих в одному місці.

вимірювальна система - сукупність функціонально об'єднаних заходів, вимірювальних перетворювачів, ЕОМ та інших технічних засобів, розміщених в різних точках контрольованого об'єкта, з метою вимірювання однієї або декількох фізичних величин.

Види і методи вимірювань

В метрології вимір визначається як сукупність операцій, які виконуються за допомогою технічного + - кошти, що зберігає одиницю фізичної величини, що дозволяє зіставити вимірювану величину з її одиницею і отримати значення цієї величини.

Класифікація видів вимірювань за основними класифікаційними ознаками представлена \u200b\u200bв таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Види вимірювань

пряме вимірювання - вимір, при якому початкове значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних в результаті виконання вимірювання. Наприклад, вимір амперметром сили струму.

непряме вимір - вимір, при якому шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, які піддаються прямим вимірам. Наприклад, вимірювання опору резистора за допомогою амперметра і вольтметра з використанням залежності, що зв'язує опір з напругою і струмом.

спільні виміру - це вимірювання двох або більше неодноіменних величин для знаходження залежності між ними. Класичним прикладом спільних вимірів є знаходження залежності опору резистора від температури;

сукупні виміру - це вимірювання кількох однойменних величин, при яких шукані значення величин знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних при прямих вимірах і різних поєднаннях цих величин.

Наприклад, знаходження опорів двох резисторів за результатами вимірювань опорів послідовного і паралельного з'єднань цих резисторів.

абсолютні виміру - виміру, засновані на прямих вимірюваннях однієї або декількох величин і використанні значень фізичних констант, наприклад, вимірювання сили струму в амперах.

відносні виміру - виміру відносини значення фізичної величини до однойменної величини або зміни значення величини по відношенню до однойменної величини, прийнятої за вихідну.

До статичним вимірам відносять вимір, при якому СІ працює в статичному режимі, тобто коли його вихідний сигнал (наприклад, відхилення покажчика) залишається незмінним протягом часу вимірювання.

До динамічним вимірам відносять вимірювання, виконані СІ в динамічному режимі, тобто коли його показання залежать від динамічних властивостей. Динамічні властивості СІ проявляються в тому, що рівень змінного впливу на нього в будь-який момент часу обумовлює вихідний сигнал СІ в наступний момент часу.

Вимірювання максимально можливої \u200b\u200bточності, Що досягається при існуючому рівні розвитку науки і техніки. Такі вимірювання проводять при створенні еталонів і вимірювання фізичних констант. Характерними для таких вимірювань є оцінка похибок і аналіз джерел їх виникнення.

Технічні виміру - це вимірювання, що проводяться в заданих умовах за певною методикою і проводяться у всіх галузях народного господарства, За винятком наукових досліджень.

Сукупність прийомів використання принципу і засобів вимірювань називається методом вимірювання (Рис.2.1).

Всі без винятку методи вимірювань засновані на порівнянні вимірюваної величини з величиною, що відтворюється мірою (однозначною або багатозначною).

Метод безпосередньої оцінки характеризується тим, що значення вимірюваної величини відраховують безпосередньо по відліковий пристрій вимірювального приладу прямої дії. Шкала приладу заздалегідь градуюється за допомогою багатозначної міри в одиницях вимірюваної величини.

Методи порівняння з мірою припускають порівняння вимірюваної величини і величини, що відтворюється мірою. Найбільш поширені такі методи порівняння: диференційний, нульовий, заміщення, збіги.

Малюнок 2.1 - Класифікація методів вимірювань

При нульовому методі вимірювання різниця вимірюваної величини і відомої величини зводиться в процесі вимірювання до нуля, що фіксується високочутливим нуль-індикатором.

при диференціальному методі за шкалою вимірювального приладу відраховують різниця вимірюваної величини і величини, що відтворюється мірою. Невідому величину визначають за відомою величиною і виміряної різниці.

Метод заміщення передбачає почергове підключення на вхід індикатора вимірюваної і відомої величин, тобто вимірювання проводять в два прийоми. Найменша похибка вимірювання виходить в тому випадку, коли в результаті підбору відомої величини індикатор дає такий же відлік, що і при невідомої величиною.

Метод збігу заснований на вимірюванні різниці між вимірюваною величиною і величиною, що відтворюється мірою. При вимірі використовують збіги відміток шкал або періодичних сигналів. Метод застосовується, наприклад, при вимірюванні частоти і часу по еталонним сигналам.

Вимірювання виконують з одноразовим або з багаторазовими спостереженнями. Під наглядом тут розуміється експериментальна операція, яка виконується в процесі вимірювання, в результаті якої отримують одне значення величини, що має завжди випадковий характер. При вимірах з багаторазовими спостереженнями для отримання результату вимірювання потрібно статистична обробка результатів спостережень.

В науці і техніці використовуються одиниці вимірювання фізичних величин, що утворюють певні системи. В основу сукупності одиниць, яка встановлюється стандартом для обов'язкового застосування, покладено одиниці Міжнародної системи (СІ). У теоретичних розділах фізики широко використовуються одиниці систем СГС: СГСЕ, СГСМ і симетричною гауссова системи СГС. Певне застосування знаходять також одиниці технічної системи МКГСС і деякі позасистемні одиниці.

Міжнародна система (СІ) побудована на 6 основних одиницях (метр, кілограм, секунда, кельвін, ампер, кандела) і 2 додаткових (радіан, стерадіан). В остаточній редакції проекту стандарту "Одиниці фізичних величин" наведені: одиниці системи СІ; одиниці, які допускаються до застосування нарівні з одиницями СІ, наприклад: тонна, хвилина, година, градус Цельсія, градус, хвилина, секунда, літр, кіловат-годину, оборот в секунду, оборот в хвилину; одиниці системи СГС і інші одиниці, що застосовуються в теоретичних розділах фізики і астрономії: світловий рік, парсек, барн, електронвольт; одиниці, тимчасово допускаються до застосування такі, як: ангстрем, кілограм-сила, кілограм-сила-метр, кілограм-сила на квадратний сантиметр, міліметр ртутного стовпа, кінська сила, калорія, кілокалорія, рентген, кюрі. Найважливіші з цих одиниць і співвідношення між ними наведені в табл.П1.

Скорочені позначення одиниць, наведені в таблицях, застосовуються тільки після числового значення величини або в заголовках граф таблиць. Не можна застосовувати скорочені позначення замість повних найменувань одиниць в тексті без числового значення величин. При використанні як російських, так і міжнародних позначень одиниць використовується прямий шрифт; позначення (скорочені) одиниць, назви яких дано по іменах учених (ньютон, паскаль, ват і т.д.) слід писати з великої літери (Н, Па, Вт); в позначеннях одиниць точку як знак скорочення не застосовують. Позначення одиниць, що входять у твір, поділяються точками як знаками множення; в якості знака ділення застосовують зазвичай косу риску; якщо в знаменник входить твір одиниць, то воно полягає в дужки.



Для утворення кратних і часткових одиниць використовуються десяткові приставки (див. Табл. П2). Особливо рекомендується застосування приставок, що представляють собою ступінь числа 10 з показником, кратним трьом. Доцільно використовувати частинні і кратні одиниці, утворені від одиниць СІ і призводять до числовим значенням, що лежить між 0,1 і 1000 (наприклад: 17 000 Па слід записати як 17 кПа).

Не допускається приєднувати дві або більше приставок до однієї одиниці (наприклад: 10 -9 м слід записати як 1 нм). Для освіти одиниць маси приставку приєднують до основного найменуванню "грам" (наприклад: 10 -6 кг \u003d \u003d 10 -3 г \u003d 1 мг). Якщо складне найменування вихідної одиниці є твір або дріб, то приставку приєднують до найменування першої одиниці (наприклад кН ∙ м). В необхідних випадках допускається в знаменнику застосовувати частинні одиниці довжини, площі та об'єму (наприклад В / см).

У табл.П3 наведені основні фізичні і астрономічні постійні.

Таблиця П1

ОДИНИЦІ ВИМІРУ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН В СИСТЕМІ СІ

І ЇХ СПІВВІДНОШЕННЯ З ІНШИМИ одиниць

Найменування величин Одиниці виміру скорочене позначення Розмір Коефіцієнт для приведення до одиниць СІ
СГС МКГСС і позасистемні одиниці
Основні одиниці
довжина метр м 1 см \u003d 10 -2 м 1 Å \u003d 10 -10 м 1 св.год \u003d 9,46 × 10 15 м
маса кілогамм кг 1г \u003d 10 -3 кг
час секунда з 1 ч \u003d 3600 з 1 хв \u003d 60 с
температура коливань До 1 0 С \u003d 1 К
Сила струму ампер А 1 СГСЕ I \u003d \u003d 1/3 × 10 -9 А 1 СГСМ I \u003d 10 А
Сила світла кандела кд
додаткові одиниці
плоский кут радіан радий 1 0 \u003d p / 180 радий 1 ¢ \u003d p / 108 × 10 -2 радий 1² \u003d p / 648 × 10 -3 рад
тілесний кут стерадіан ср Повний тілесний кут \u003d 4p ср
похідні одиниці
частота герц Гц з 1

продовження табл.П1

Кутова швидкість радіан в секунду рад / с з 1 1 об / с \u003d 2p рад / с 1об / хв \u003d \u003d 0,105 рад / с
Об `єм кубічний метр м 3 м 3 1см 2 \u003d 10 -6 м 3 1 л \u003d 10 -3 м 3
швидкість метр в секунду м / с м × с -1 1см / с \u003d 10 -2 м / с 1км / год \u003d 0,278 м / с
густина кілограм на кубі-ний метр кг / м 3 кг × м -3 1г / см 3 \u003d \u003d 10 3 кг / м 3
сила ньютон Н кг × м × с -2 1 дин \u003d 10 -5 Н 1 кг \u003d 9,81Н
Робота, енергія, кількість тепла джоуль Дж (Н × м) кг × м 2 × с -2 1 ерг \u003d 10 -7 Дж 1 кгс × м \u003d 9,81 Дж 1 еВ \u003d 1,6 × 10 -19 Дж 1 кВт × год \u003d 3,6 × 10 6 Дж 1 кал \u003d 4,19 Дж 1 ккал \u003d 4,19 × 10 3 Дж
потужність ват Вт (Дж / с) кг × м 2 × с -3 1ерг / с \u003d 10 -7 Вт 1к.с. \u003d 735Вт
тиск паскаль Па (Н / м 2) кг ∙ м -1 ∙ с -2 1дін / см 2 \u003d 0,1Па 1 ат \u003d 1 кгс / см 2 \u003d \u003d 0,981 ∙ 10 5 Па 1мм.рт.ст. \u003d 133 Па 1атм \u003d \u003d 760 мм.рт.ст. \u003d \u003d 1,013 ∙ 10 5 Па
момент сили ньютон-метр Н ∙ м кгм 2 × с -2 1 дин × см \u003d \u003d 10 -7 Н × м 1 кгс × м \u003d 9,81 Н × м
Момент інерції кілограм-метр в квадраті кг × м 2 кг × м 2 1 г × см 2 \u003d \u003d 10 -7 кг × м 2
динамічна в'язкість паскаль-секунда Па × с кг × м -1 × с -1 1П / пуаз / \u003d \u003d 0,1Па × з

продовження табл.П1

Кінематична в'язкість квадратний метр на секунду м 2 / с м 2 × с -1 1ст / стокс / \u003d \u003d 10 -4 м 2 / с
теплоємність системи джоуль на кельвін Дж / К кг × м 2 х х с -2 × К -1 1 кал / 0 С \u003d 4,19 Дж / К
Питома теплоємність джоуль на кілограм-кельвін Дж / (кг × К) м 2 × с -2 × К -1 1 ккал / (кг × 0 С) \u003d \u003d 4,19 × 10 3 Дж / (кг × К)
Електричний заряд кулон кл А × з 1СГСЕ q \u003d \u003d 1/3 × 10 -9 Кл 1СГСМ q \u003d \u003d 10 Кл
Потенціал, електрична напруга вольт В (Вт / А) кг × м 2 х х з -3 × А -1 1СГСЕ u \u003d \u003d 300 В 1СГСМ u \u003d \u003d 10 -8 В
напруженість електричного поля вольт на метр В / м кг × м х х з -3 × А -1 1 СГСЕ Е \u003d \u003d 3 × 10 4 В / м
Електричне зміщення (електрична індукція) кулон на квадратний метр Кл / м 2 м -2 × з × А 1СГСЕ D \u003d \u003d 1 / 12p х х 10 -5 Кл / м 2
електричний опір ом Ом (В / А) кг × м 2 × с -3 х х А -2 1СГСЕ R \u003d 9 × 10 11 Ом 1СГСМ R \u003d 10 -9 Ом
електрична ємність фарад Ф (Кл / В) кг -1 × м -2 х з 4 × А 2 1СГСЕ С \u003d 1 см \u003d \u003d 1/9 × 10 -11 Ф

закінчення табл.П1

магнітний потік вебер Вб (В × с) кг × м 2 × с -2 х х А -1 1СГСМ ф \u003d \u003d 1 Мкс (Максвел) \u003d \u003d 10 -8 Вб
магнітна індукція тесла Тл (Вб / м 2) кг × с -2 × А -1 1СГСМ В \u003d \u003d 1 Гс (гаус) \u003d \u003d 10 -4 Тл
напруженість магнітного поля ампер на метр А / м м -1 × А 1СГСМ Н \u003d \u003d 1Е (Ерстед) \u003d \u003d 1 / 4p × 10 3 А / м
Магніторушійна сила ампер А А 1СГСМ Fm
індуктивність генрі Гн (Вб / А) кг × м 2 х х с -2 × А -2 1СГСМ L \u003d 1 см \u003d \u003d 10 -9 Гн
Світловий потік люмен лм кд
яскравість кандела на квадратний метр кд / м 2 м -2 × кд
освітленість люкс лк м -2 × кд

    Необхідно перевірити якість перекладу і привести статтю у відповідність зі стилістичними правилами Вікіпедії. Ви можете допомогти ... Вікіпедія

    Ця стаття або розділ потребує переробки. Будь ласка, поліпшите статтю відповідно до правилами написання статей. Фізична ... Вікіпедія

    Фізична величина це кількісна характеристика об'єкта чи явища у фізиці, або результат вимірювання. Розмір фізичної величини кількісна визначеність фізичної величини, притаманна конкретному матеріальному об'єкту, системі, ... ... Вікіпедія

    Цей термін має також інші значення див. Фотон (значення). Фотон Символ: іноді ... Вікіпедія

    Цей термін має також інші значення див. Борн. Макс Борн Max Born ... Вікіпедія

    приклади різноманітних фізичних явищ Фізика (від ін. Грец. Φύσις ... Вікіпедія

    Фотон Символ: іноді випромінювання фотони в когерентном промені лазера. Склад: Сім'я ... Вікіпедія

    Цей термін має також інші значення див. Маса (значення). Маса Розмір M Одиниці виміру СІ кг ... Вікіпедія

    CROCUS Ядерний реактор цей пристрій, в якому здійснюється керована ланцюгова ядерна реакція, Що супроводжується виділенням енергії. Перший ядерний реактор побудований і запущений в грудні 1942 року в ... Вікіпедія

книги

  • Гідравліка. Підручник і практикум для академічного бакалаврату, Кудінов В.А .. В підручнику викладені основні фізико-механічні властивості рідин, питання гідростатики і гідродинаміки, дані основи теорії гідродинамічного подоби і математичного моделювання ...
  • Гідравліка 4-е изд., Пер. і доп. Підручник і практикум для академічного бакалаврату, Едуард Михайлович Карташов. У підручнику викладені основні фізико-механічні властивості рідин, питання гідростатики і гідродинаміки, дані основи теорії гідродинамічного подоби і математичного моделювання ...

Фізична величина - властивість фізичних об'єктів, загальна в якісному відношенні багатьом об'єктам, але в кількісному відношенні індивідуальне для кожного з них. Якісна сторона поняття "фізична величина" визначає її рід (наприклад, електричний опір як загальне властивість провідників електрики), а кількісна - її "розмір" (значення електричного опору конкретного провідника, наприклад R \u003d 100 Ом). Числове значення результату вимірювання залежить від вибору одиниці фізичної величини.

Фізичних величин присвоєні буквені символи, використовувані в фізичних рівняннях, що виражають зв'язки між фізичними величинами, що існують в фізичні об'єкти.

Розмір фізичної величини - кількісна визначеність величини, притаманна конкретному предмету, системі, явищу або процесу.

Значення фізичної величини - оцінка розміру фізичної величини у вигляді деякого числа прийнятих для неї одиниць виміру. Числове значення фізичної величини - абстрактне число, що виражає відношення значення фізичної величини до відповідної одиниці даної фізичної величини (наприклад, 220 В - значення амплітуди напруги, причому саме число 220 і є числове значення). Саме термін "значення" слід застосовувати для вираження кількісної сторони даної властивості. Неправильно говорити і писати "величина струму", "величина напруги" і т. Д., Оскільки струм і напруга самі є величинами (правильним буде вживання термінів "значення сили струму", "значення напруги").

При обраної оцінці фізичної величини її характеризують істинним, дійсним і виміряним значеннями.

Справжнім значенням фізичної величини називають значення фізичної величини, яке ідеальним чином відображало б в якісному і кількісному відносинах відповідне властивість об'єкта. Визначити експериментально його неможливо внаслідок неминучих похибок вимірювання.

Це поняття спирається на два основні постулати метрології:

§ справжнє значення визначається величини існує і воно постійно;

§ істинне значення вимірюваної величини відшукати неможливо.

На практиці оперують поняттям дійсного значення, ступінь наближення якого до істинного значення залежить від точності засобу вимірювання і похибки самих вимірювань.

Дійсним значенням фізичної величини називають її значення, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближається до істинного значення, що для певної мети може бути використано замість нього.

під виміряним значенням розуміють значення величини, відраховані з індикаторних пристроїв засоби вимірювання.

Одиниця фізичної величини - величина фіксованого розміру, якої умовно присвоєно стандартне числове значення, рівне одиниці ..

Одиниці фізичних величин ділять на основні і похідні і об'єднують в системи одиниць фізичних величин. Одиниця виміру встановлюється для кожної з фізичних величин з урахуванням того, що багато величини пов'язані між собою певними залежностями. Тому лише частина фізичних величин і їх одиниць визначаються незалежно від інших. Такі величини називають основними. решта фізичні величини - похідні і їх знаходять з використанням фізичних законів і залежностей через основні. Сукупність основних і похідних одиниць фізичних величин, утворена відповідно до прийнятих принципів, називається системою одиниць фізичних величин. Одиниця основної фізичної величини є основною одиницею системи.

Міжнародна система одиниць (Система СІ; SI - франц. Systeme International) Була прийнята XI Генеральною конференцією з мір та ваг в 1960 р

В основу системи СІ покладено сім основних і дві додаткові фізичні одиниці. Основні одиниці: метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, моль і кандела (табл. 1).

Таблиця 1. Одиниці Міжнародної системи СІ

Найменування

розмірність

Найменування

позначення

міжнародне

Основні

кілограм

Сила електричного струму

температура

Кількість речовини

Сила світла

додаткові

плоский кут

тілесний кут

стерадіан

метр дорівнює відстані, яку проходить світло у вакуумі за 1/299792458 частку секунди.

кілограм - одиниця маси, яка визначається як маса міжнародного прототипу кілограма, що представляє циліндр із сплаву платини та іридію.

секунда дорівнює 9192631770 періодам випромінювання, відповідного енергетичного переходу між двома рівнями надтонкої структури основного стану атома цезію-133.

ампер - сила незмінних струму, який, проходячи по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і мізерно малу площу кругового перетину, розташованим на відстані 1 м один від іншого в вакуумі, викликав би силу взаємодії, що дорівнює 210 -7 Н (ньютон) на кожній ділянці провідника довжиною 1 м.

Кельвін - одиниця термодинамічної температури, що дорівнює 1 / 273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води, т. Е. Температури, при якій три фази води - пароподібна, рідка і тверда - знаходяться в динамічній рівновазі.

моль - кількість речовини, що містить стільки структурних елементів, скільки міститься в вуглець-12 масою 0,012 кг.

Кандела - сила світла в заданому напрямку джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 54010 12 Гц (довжина хвилі близько 0,555 мкм), чия енергетична сила випромінювання в цьому напрямку становить 1/683 Вт / ср (пор - стерадіан).

додаткові одиниці системи СІ призначені тільки для освіти одиниць кутової швидкості і кутового прискорення. До додаткових фізичним величинам системи СІ відносять плоский і тілесний кути.

Радіан (радий) - кут між двома радіусами кола, довжина дуги якої дорівнює цьому радіусу. У практичних випадках часто використовують такі одиниці вимірювання кутових величин:

градус - 1 _ \u003d 2р / 360 рад \u003d 1,745310 -2 радий;

хвилина - 1 "\u003d 1 _ / 60 \u003d 2,9088 10 -4 рад;

секунда - 1 "\u003d 1" / 60 \u003d 1 _ / 3600 \u003d 4,848110 -6 радий;

радіан - 1 рад \u003d 57 _ 17 "45" \u003d 57,2961 _ \u003d (3,4378 10 3) "\u003d (2,062710 5)".

стерадіан (ср) - тілесний кут з вершиною в центрі сфери, вирізує на її поверхні площа, рівну площі квадрата зі стороною, що дорівнює радіусу сфери.

Вимірюють тілесні кути за допомогою плоских кутів і розрахунку

де б - тілесний кут; ц - плоский кут при вершині конуса, утвореного всередині сфери даними тілесним кутом.

Похідні одиниці системи СІ утворюють з основних і додаткових одиниць.

В області вимірювань електричних і магнітних величин є одна основна одиниця - ампер (А). Через ампер і одиницю потужності - ват (Вт), єдину для електричних, магнітних, механічних і теплових величин, можна визначити всі інші електричні і магнітні одиниці. Однак на сьогоднішній день немає достатньо точних засобів відтворення вата абсолютними методами. Тому електричні і магнітні одиниці грунтуються на одиницях сили струму і похідною від ампера одиниці місткості - Фарада.

До похідних від ампера фізичним величинам також відносяться:

§ одиниця електрорушійної сили (ЕРС) і електричної напруги - вольт (В);

§ одиниця частоти - герц (Гц);

§ одиниця електричного опору - ом (Ом);

§ одиниця індуктивності і взаємної індуктивності двох котушок - Генрі (Гн).

У табл. 2 і 3 наведені похідні одиниці, найбільш вживані в телекомунікаційних системах і радіотехніці.

Таблиця 2. Похідні одиниці СІ

величина

Найменування

розмірність

Найменування

позначення

міжнародне

Енергія, робота, кількість теплоти

Сила, вага

Потужність, потік енергії

кількість електрики

Електрична напруга, електрорушійна сила (ЕРС), потенціал

електрична ємність

L -2 M -1 T 4 I 2

електричний опір

електрична провідність

L -2 M -1 T 3 I 2

магнітна індукція

Потік магнітної індукції

Індуктивність, взаємна індуктивність

Таблиця 3. Одиниці СІ, що застосовуються в практиці вимірювань

величина

Найменування

розмірність

Одиниця виміру

позначення

міжнародне

Щільність електричного струму

ампер на кв.метр

Напруженість електричного поля

вольт на метр

Абсолютна діелектрична проникність

L 3 M -1 T 4 I 2

фарад на метр

Питомий електричний опір

ом на метр

Повна потужність електричного кола

вольт-ампер

Реактивна потужність електричного кола

Напруженість магнітного поля

ампер на метр

Скорочені позначення одиниць як міжнародних, так і російських, названих на честь великих вчених, пишуться з заголовних букв, Наприклад ампер - А; ом - Ом; вольт - В; фарад - Ф. Для порівняння: метр - м, секунда - с, кілограм - кг.

На практиці застосування цілих одиниць не завжди зручно, так як в результаті вимірів отримують дуже великі або дуже малі їх значення. Тому в системі СІ встановлені її десяткові кратні і частинні одиниці, які утворюються за допомогою множників. Кратні і частинні одиниці величин пишуться разом з найменуванням основної або похідної одиниці: кілометр (км), мілівольт (мВ); мегаом (МОм).

Кратна одиниця фізичної величини - одиниця, більша в ціле число раз системної, наприклад кілогерц (10 3 Гц). Дольная одиниця фізичної величини - одиниця, менша в ціле число раз системної, наприклад мікрогенрі (10 -6 Гн).

Найменування кратних і часткових одиниць системи СІ містять ряд приставок, відповідних множників (табл. 4).

Таблиця 4. Множники і приставки для утворення десяткових кратних і часткових одиниць СІ

множник

префікс

позначення приставки

міжнародне

фізичною величиною називається одна з властивостей фізичного об'єкта (явища, процесу), яке є загальним в якісному відношенні для багатьох - фізичних об'єктів, відрізняючись при цьому кількісним значенням.

Кожна фізична величина має свої якісну і кількісну характеристики. Якісна характеристика визначається тим, яке властивість матеріального об'єкта або яку особливість матеріального світу ця величина характеризує. Так, властивість "міцність" в кількісному відношенні характеризує такі матеріали, як сталь, дерево, тканину, скло і багато інших, в той час як кількісне значення міцності для кожного з них абсолютно різний. Для вираження кількісного вмісту властивості конкретного об'єкта вживається поняття "розмір фізичної величини". Цей розмір встановлюється в процесі вимірювання.

Метою вимірювань є визначення значення фізичної величини - деякого числа прийнятих для неї одиниць (наприклад, результат вимірювання маси виробу становить 2 кг, висоти будівлі -12 м і ін.).

Залежно від ступеня наближення до об'єктивності розрізняють істинне, дійсне і виміряна значення фізичної величини. Істинне значення фізичної величини - це значення, ідеально відображає в якісному і кількісному відносинах відповідне властивість об'єкта. Через недосконалість засобів і методів вимірювань істинні значення величин практично отримати не можна. Їх можна уявити тільки теоретично. А значення величини, отримані при вимірюванні, лише в більшій чи меншій мірі наближаються до істинного значення.

Справжнє значення фізичної величини - це значення величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближається до істинного значення, що для даної мети може бути використано замість нього.

Виміряне значення фізичної величини - це значення, отримане при вимірюванні із застосуванням конкретних методів і засобів вимірювань.



При плануванні вимірювань слід прагнути до того, щоб номенклатура вимірюваних величин відповідала вимогам вимірювальної завдання (наприклад, при контролі вимірювані величини повинні відображати відповідні показники якості продукції).

Для кожного параметра продукції повинні дотримуватися вимоги: - коректність формулювання вимірюваної величини, що виключає можливість різного тлумачення (наприклад, необхідно чітко визначати, в яких випадках визначається "маса" або "вагу" вироби, "обсяг" або "місткість" судини і т.д .);

Визначеність підлягають вимірюванню властивостей об'єкта (наприклад, "температура в приміщенні не більше ... ° С" допускає можливість різного тлумачення. Необхідно так змінити формулювання вимоги, щоб було ясно, чи встановлено цю вимогу до максимальної або до середньої температури приміщення, що буде в надалі враховано при виконанні вимірювань)

Використання стандартизованих термінів (специфічні терміни необхідно пояснювати при першому їх згадуванні).

Існує кілька визначень поняття "вимірювання", кожне з яких описує якусь характерну особливість цього багатогранного процесу. Відповідно до ГОСТ 16263-70 "ГСИ. Метрологія. Терміни та визначення" вимір - це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Це широко поширене визначення виміру відображає його мета, а також виключає можливість використання даного поняття поза зв'язком з фізичним експериментом і вимірювальною технікою. Під фізичним експериментом розуміють кількісне порівняння двох однорідних величин, одна з яких прийнята за одиницю, що "прив'язує" вимірювання до розмірів одиниць, відтворюваних еталонами.

Цікаво відзначити тлумачення даного терміну філософом П.А.Флоренский, яке увійшло в "Технічну енциклопедію" видання 1931 "Вимірювання - основний пізнавальний процес науки і техніки, за допомогою якого невідома величина кількісно порівнюється з другою, однорідною з нею визнаються як картки ".

Вимірювання в залежності від способу отримання числового значення вимірюваної величини діляться на прямі і непрямі.

Прямі вимірювання - вимірювання, при яких шукане значення величини знаходять безпосередньо з досвідчених даних. Наприклад, вимірювання довжини лінійкою, температури термометром і т.п.

Непрямі вимірювання - вимірювання, при яких шукане

значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною і величинами, що піддаються прямим вимірам. Наприклад, площа прямокутника визначають за результатами вимірювання його сторін (s \u003d l.d), щільність твердого тіла визначають за результатами вимірів його маси і об'єму (р \u003d m / v) і т.п.

Найбільшого поширення в практичній діяльності отримали прямі вимірювання, тому що вони прості і можуть бути швидко виконані. Непрямі вимірювання застосовують тоді, коли немає можливості отримати значення величини безпосередньо з досвідчених даних (наприклад, визначення твердості твердого тіла) або коли прилади для вимірювання величин, що входять в формулу, точніше, ніж для вимірювання шуканої величини.

Розподіл вимірювань на прямі і непрямі дозволяє використовувати певні способи оцінювання похибок їх результатів.