Grandeurs et paramètres physiques, unités

Grandeurs physiques

Les quantités désignent les caractéristiques des phénomènes qui déterminent les phénomènes et les processus et peuvent exister indépendamment de l'état de l'environnement et des conditions. Ceux-ci incluent, par exemple, la charge électrique, l'intensité du champ, l'induction, le courant électrique, etc. L'environnement et les conditions dans lesquelles se produisent les phénomènes définis par ces grandeurs ne peuvent modifier ces grandeurs principalement que quantitativement.

Paramètres physiques

Les paramètres désignent les caractéristiques des phénomènes qui déterminent les propriétés des milieux et des substances et affectent la relation entre les quantités elles-mêmes. Ils ne peuvent exister indépendamment et ne se manifestent que par leur action sur la grandeur réelle.

Les paramètres comprennent, par exemple, les constantes électriques et magnétiques, la résistance électrique, la force coercitive, l'inductance résiduelle, les paramètres du circuit électrique (résistance, conductance, capacité, inductance par unité de longueur ou de volume dans un appareil), etc.

Valeurs des paramètres physiques

Les valeurs des paramètres dépendent généralement des conditions dans lesquelles ce phénomène se produit (température, pression, humidité, etc.), mais si ces conditions sont constantes, les paramètres gardent leurs valeurs inchangées et sont donc également appelés constants. .

Les expressions quantitatives (numériques) de quantités ou de paramètres sont appelées leurs valeurs. Il convient de noter que les valeurs sont généralement appelées quantités à éviter. Par exemple : la lecture du voltmètre U est de 5 V, donc la tension mesurée (valeur) V a une valeur de 5 V.

Unités

L'étude de tout phénomène en physique ne se limite pas à établir des relations qualitatives entre grandeurs, ces relations doivent être quantifiées. Sans connaissance des dépendances quantitatives, il n'y a pas de réelle compréhension de ce phénomène.

Quantitativement, une grandeur ne peut être estimée qu'en la mesurant, c'est-à-dire en comparant expérimentalement une grandeur physique donnée à une grandeur de même nature physique, prise comme unité de mesure.

La mesure peut être directe ou indirecte. En mesure directe, la grandeur à déterminer est comparée directement à l'unité de mesure. En mesure indirecte, les valeurs de la quantité souhaitée sont trouvées en calculant les résultats des mesures directes d'autres quantités liées à un rapport spécifique donné.

L'établissement d'unités de mesure est extrêmement important à la fois pour le développement de la science dans la recherche scientifique et l'établissement de lois physiques, et dans la pratique pour la conduite de processus technologiques, ainsi que pour le contrôle et la comptabilité.

Les unités de mesure pour diverses quantités peuvent être fixées arbitrairement sans tenir compte de leur relation avec d'autres quantités, ou en tenant compte de ces relations. Dans le premier cas, lorsque vous substituez des valeurs numériques dans l'équation de relation, il est nécessaire de prendre en compte en plus ces relations. Dans le second cas, la nécessité de ce dernier disparaît.

Chaque système d'unités se distingue unités de base et dérivées… Les unités de base sont fixées arbitrairement, alors qu'elles procèdent généralement d'un phénomène physique caractéristique ou d'une propriété d'une substance ou d'un corps. Les unités de base doivent être indépendantes les unes des autres et leur nombre doit être déterminé par la nécessité et la suffisance pour la formation de toutes les unités dérivées.

Ainsi, par exemple, le nombre d'unités de base nécessaires pour décrire les phénomènes électriques et magnétiques est de quatre. Il n'est pas nécessaire d'accepter les unités des grandeurs de base comme unités de base.

Il importe seulement que le nombre d'unités de mesure de base soit égal au nombre de grandeurs de base et qu'elles puissent être reproduites (sous forme d'étalons) avec une précision maximale.

Les unités dérivées sont des unités établies sur la base de régularités reliant la valeur pour laquelle l'unité est établie aux valeurs dont les unités sont fixées indépendamment.

Pour obtenir une unité dérivée d'une quantité arbitraire, une équation est écrite qui exprime la relation de cette quantité avec les quantités déterminées par les unités de base, puis, en assimilant le coefficient de proportionnalité (s'il est dans l'équation) à un, le les quantités sont remplacées par des unités de mesure et exprimées en unités de base.Par conséquent, la taille des unités de mesure coïncide avec la taille des quantités correspondantes.

Systèmes de base de blocs en génie électrique

En physique jusqu'au milieu du XXe siècle, deux systèmes absolus d'unités développés par Gauss étaient courants - SGSE (centimètre, gramme, seconde — système électrostatique) et SGSM (centimètre, gramme, seconde - système magnétostatique), dans lequel les grandeurs principales sont le centimètre, gramme, seconde et la perméabilité diélectrique ou magnétique de la cavité.

Le premier système d'unités est dérivé de la loi de Coulomb pour l'interaction des charges électriques, le second - basé sur la même loi pour l'interaction des masses magnétiques. Les valeurs des mêmes quantités exprimées en unités d'un système sont extrêmement différentes des mêmes unités dans un autre. Par conséquent, le système CGS gaussien symétrique s'est également répandu, dans lequel les grandeurs électriques sont exprimées dans le système CGSE et les grandeurs magnétiques sont exprimées dans le système CGSM.

Les unités des systèmes CGS se sont dans la plupart des cas avérées peu pratiques à pratiquer (trop grandes ou trop petites), ce qui a conduit à la création d'un système d'unités pratiques multiples des unités du système CGS (ampère, volt, ohm, farad , pendentif, etc.) .). Ils étaient à la base du système qui a été largement adopté à une époque. AISS, dont les unités d'origine sont le mètre, le kilogramme (masse), la seconde et l'ampère.

La commodité de ce système d'unités (appelé système pratique absolu) réside dans le fait que toutes ses unités coïncident avec les unités pratiques, il n'est donc pas nécessaire d'introduire des coefficients supplémentaires dans les formules pour la relation entre les quantités exprimées dans ce système d'unités.

Actuellement, il existe un seul système international d'unités. SI (International System), qui a été adopté en 1960. Il est basé sur le système ISSA.

Le système SI diffère du MCSA en ce qu'une unité de température thermodynamique est ajoutée au nombre des premières unités du premier, le degré Kelvin, l'unité de mesure de la quantité de matière est la mole, et l'unité de mesure lumineuse l'intensité est la candela, ce qui permet d'étendre ce système non seulement aux phénomènes électriques, magnétiques et mécaniques, mais aussi à d'autres domaines de la physique.

Dans le système SI, il existe sept unités de base : kilogramme, mètre, seconde, ampère, kelvin, mole, candela.

Pour calculer des quantités beaucoup plus grandes que cette unité de mesure ou beaucoup plus petites que celle-ci, des multiples et des sous-multiples des unités sont utilisés. Ces unités sont obtenues en ajoutant le préfixe approprié au nom de l'unité de base.

L'histoire de la formation du système SI et les unités de base de ce système sont données dans cet article : Système de mesure SI - histoire, objectif, rôle en physique