Система СИ

Физические величины — что под этим понимается

Определение 1

Физические величины — это понятие в физике описывает свойства тел или процессов, которые можно измерить экспериментально с помощью методов измерения и приборов.

Определение 2

Физическая величина – это одно из свойств материальных объектов (физической системы, явления или процесса), качественно общее для многих физических объектов, но количественно индивидуальное для каждого из них.

Значение физической величины выражается одним или несколькими числами, характеризующими искомую физическую величину, которая обязательно должна иметь размерность.

Величина физической величины – это значения чисел, указанных в значении физической величины.

Описание основных физических величин в системе СИ, единицы их измерения, обозначения и формулы

Важнейшими физическими величинами в Международной системе единиц (СИ) являются: длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества, яркость.

Общие сведения о системе СИ

Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции вносили в СИ ряд изменений.
Система СИ определяет семь основных и производных единиц измерения, а также набор префиксов. Установлены общепринятые сокращения единиц измерения и правила написания производных единиц.

В России это ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование системы СИ. В нем перечислены единицы измерения, даны их русские и международные названия, а также установлены правила их использования. Согласно этим правилам допускается использование международных обозначений только в международных документах и ​​на шкалах приборов. Во внутренних документах и ​​изданиях могут использоваться как международные, так и российские обозначения (но не оба одновременно).

Основными единицами СИ являются килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В системе СИ считается, что эти единицы имеют независимые размерности, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных единиц с помощью алгебраических операций, таких как умножение и деление. Некоторые из производных единиц в системе СИ имеют собственные названия.

Префиксы могут использоваться перед именами сущностей; они означают, что единицу измерения необходимо умножить или разделить на определенное целое число, степень 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Префиксы SI также называются десятичными префиксами.

История
Система СИ основана на метрической системе измерения, которая была создана французскими учеными и получила широкое распространение только после Французской революции. До введения метрической системы единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому перевод из одной единицы измерения в другую был затруднен. Кроме того, в разных местах использовались разные единицы измерения, иногда с одним и тем же названием. Метрическая система должна была стать практичной и единой системой мер и весов.

В 1799 г были утверждены два стандарта — на единицу длины (метр) и на единицу веса (килограмм).
В 1874 году была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения — сантиметрах, граммах и секундах. Также были введены десятичные префиксы от микро до мега.
В 1889 году Первая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему измерений, аналогичную СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, поскольку эти единицы были признаны более удобными для практического применения.

Впоследствии были введены основные единицы измерения физических величин в электричестве и оптике.
В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам изменила СИ, в частности добавив единицу измерения количества вещества (моль).
Система СИ в настоящее время принята в качестве официальной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в науке (даже в тех странах, которые не приняли СИ).

  Таблица 1. Основные единицы измерения СИ

метр	м
второй	с
килограммы	кг
ампер	ОДИН
кельвин	К
крот	крот

  Таблица 2. Единицы измерения СИ, образованные из основных единиц

кандела	cD
квадратные метры	м?
кубические метры	м?
метры в секунду	рС
метры в секунду в квадрате	рС?
обратный метр	1 м
килограмм на кубический метр	кг/м?
кубометры на килограмм	м?/кг
ампер на квадратный метр	Является?
ампер на метр	Является
моль на кубический метр	моль/м?
кандела на квадратный метр	кд/м?

Производные единицы СИ, имеющие собственные наименования

Определение 3

Производные единицы СИ — это единицы измерения, полученные из семи основных единиц, определенных Международной системой единиц (СИ).

Такие единицы либо безразмерны, либо могут быть выражены с помощью различных математических операций из основных единиц СИ.

Читайте также: Площадь усеченного конуса

Пространство и время

Единицы измерения не входят в систему СИ и имеют собственные названия, относящиеся к пространству и времени.

Периодические явления, колебания и волны, акустика

Частота – это количество колебаний в секунду. Единица измерения названа в честь физика Генриха Герца и обозначается как Гц.

Тепловые явления

Температура в градусах Цельсия. Абсолютный ноль по шкале Кельвина (0 °К) соответствует -273,15 °С, поэтому для перевода температуры из кельвинов (Т) в градусы Цельсия (t) нужно выполнить арифметическую операцию t = Т-273,15.

Энергия — это физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело. Измеряется в джоулях (Дж).

Механика

Плоский угол — это часть плоскости, ограниченная двумя лучами, исходящими из одной точки. В системе СИ он измеряется в радианах (rad).

Телесный угол – это часть пространства, ограниченная конической поверхностью. Измеряется в системе СИ в стерадианах (ср).

Молекулярная физика

Давление — это скалярная физическая величина, равная отношению между силой давления, приложенной к данной поверхности, и площадью этой поверхности. Единицей измерения СИ является паскаль (Па).

Активность катализатора – это свойство, показывающее, насколько активен катализатор во время работы.

Электричество и магнетизм

Сила — физическая величина, характеризующая действие других тел на тело, в результате которого изменяется скорость тела или оно деформируется. Измеряется в ньютонах (Н).

Сила есть физическая величина, равная отношению между работой и интервалом времени, за который эта работа совершается. В Международной системе (СИ) единицей мощности является ватт (Вт).

Электрический заряд — физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая величину сил и энергий этих взаимодействий. Единица измерения СИ прилагается (С).

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда. Измеряется в вольтах (В).

Сопротивление — физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению тока. Единица измерения Ом. Источник электрической энергии является проводником и всегда имеет некоторое сопротивление, поэтому ток выделяет в нем тепло. Такое сопротивление называется внутренним. Если он очень мал, ток короткого замыкания будет большим, что может привести к повреждению источника питания.

Емкость — физическая величина, характеризующая способность накапливать на одной из металлических пластин конденсатора электрический заряд, равная отношению заряда к напряжению и измеряемая в фарадах (Ф).

Конденсатор представляет собой совокупность двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга и разделенных слоем диэлектрика. На значение емкости влияют геометрические размеры и окружающая среда. Материал, из которого изготовлены пластины конденсатора, может быть разным.

Электропроводность (электропроводность) — это способность веществ пропускать электрический ток под действием электрического напряжения. Электропроводность обратна сопротивлению. Измеряется в сименсах (см).

Характер электропроводности может быть разным, поэтому вещества делят на электролиты (вещества, растворы и расплавы, проводящие электричество) и неэлектролиты (вещества, растворы и расплавы, не проводящие электричество).

Оптика, электромагнитное излучение

Световой поток – это величина, измеряемая количеством энергии, излучаемой источником света в единицу времени. Единицей светового потока в системе СИ является люмен (лм).

Освещенность – это количество светового потока на единицу площади освещаемой поверхности. Освещенность измеряется в люксах.

Магнитный поток — физическая величина, численно равная произведению модуля магнитной индукции на площадь контура и косинуса угла между нормалью к контуру и вектором магнитной индукции. Единицей СИ для магнитного потока является Вебер (Вб).

Магнитная индукция — это векторная физическая величина, модуль которой численно равен максимальной силе, действующей со стороны магнитного поля на одиночный элемент тока. Элементом простого тока является проводник длиной 1 м и силой тока в нем 1 А. Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является тесла (Тл).

Индуктивность — физическая величина, характеризующая способность проводника с током создавать магнитное поле. Единицей измерения является генри (H).

Атомная и ядерная физика. Радиоактивность

Радиоактивность — это способность одних атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием различного рода радиоактивных излучений и элементарных частиц. Различают естественную радиоактивность — для нестабильных изотопов, существующих в природе, а также искусственную — для изотопов, полученных с помощью ядерных реакций. Единицей измерения радиоактивности является беккерель (Бк).

Поглощенная доза ионизирующего излучения – это количество энергии ионизирующего излучения, переданное веществу. В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях на килограмм и имеет специальное название — грей (Гр).

Эффективная доза ионизирующего излучения — величина, используемая в качестве меры риска отдаленных последствий облучения человека в целом и его отдельных органов и тканей с учетом их радиационной чувствительности. Единицей эквивалентной дозы является зиверт (Зв).

Имена собственные имеют 22 производные единицы измерения, которые представлены в таблице 2.

Ценить	Единица	Обозначение
Частота	герц	Гц
Температура Цельсия	градусов Цельсия	С о
Энергия	джоуль	Дж
Плоский угол	радиан	счастливый
Телесный угол	стерадиан	обвенчались
Давление	паскаль	На
Каталитическая активность	свернутый	кот
Власть	ньютон	ЧАС
Власть	ватт	Вт
Электрический заряд	кулон	Кл
Разность потенциалов	вольт	В
Сопротивление	ом	Ом
Емкость	фарада	Ф
Магнитный поток	сеть	Вб
Магнитная индукция	тесла	Тел
Индуктивность	генри	Среднее
Электрическая допустимая нагрузка по току	сименс	См
Легкий поток	просвет	ч
Осветительные приборы	роскошь	хОРОШО
Радиоактивность	беккерель	Бк
Поглощенная доза ионизирующего излучения	серый	Гр
Эффективная доза ионизирующего излучения	напряженный	Св

Таблица 2. Таблица условных единиц измерения в системе СИ, имеющих собственные названия.

Преобразование единиц измерения

В этом разделе мы рассмотрим только способы перевода основных единиц измерения в системе СИ, а именно длины (м), массы (кг), времени (с), электрического тока (А), термодинамической температуры (К), количества вещества (моль).
Длина:

1 м = 0,001 км = 10 дм = 100 см = 1000 мм

Масса:

1 кг = 0,001 t = 0,01 q = 1000 г = 1000000 мг

Время:

1 неделя = 7 дней

1 день = 24 часа

1 час = 60 минут

1 мин = 60 с

Электрические силы тока:

1 А = 1000 мА = 1000000 мкА = 0,001 кА

Термодинамическая температура:

Т(К)=т(Со)+273,15

Количество ткани:

1 моль = 1000 ммоль = 0,001 кмоль