ปริมาณและพารามิเตอร์ทางกายภาพ หน่วย

ปริมาณทางกายภาพ

ปริมาณ หมายถึงลักษณะเฉพาะของปรากฏการณ์ที่กำหนดปรากฏการณ์และกระบวนการและสามารถดำรงอยู่ได้โดยไม่ขึ้นกับสถานะของสิ่งแวดล้อมและสภาวะต่างๆ ตัวอย่างเช่น ประจุไฟฟ้า ความแรงของสนาม การเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้า เป็นต้น สภาพแวดล้อมและสภาวะภายใต้ปรากฏการณ์ที่กำหนดโดยปริมาณเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงปริมาณเหล่านี้ได้ในเชิงปริมาณเท่านั้น

พารามิเตอร์ทางกายภาพ

พารามิเตอร์หมายถึงลักษณะของปรากฏการณ์ที่กำหนดคุณสมบัติของตัวกลางและสารและส่งผลต่อความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณด้วยกันเอง พวกเขาไม่สามารถดำรงอยู่อย่างอิสระและแสดงออกเฉพาะในการกระทำของพวกเขาในขนาดจริง

พารามิเตอร์ต่างๆ ได้แก่ ค่าคงที่ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ความต้านทานไฟฟ้า แรงบีบบังคับ ความเหนี่ยวนำตกค้าง พารามิเตอร์วงจรไฟฟ้า (ความต้านทาน ความนำไฟฟ้า ความจุ ความเหนี่ยวนำต่อหน่วยความยาวหรือปริมาตรในอุปกรณ์) เป็นต้น

ค่าของพารามิเตอร์ทางกายภาพ

ค่าของพารามิเตอร์มักจะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้น (จากอุณหภูมิ ความดัน ความชื้น ฯลฯ) แต่ถ้าเงื่อนไขเหล่านี้คงที่ พารามิเตอร์จะคงค่าของพวกมันไว้ไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าค่าคงที่ .

การแสดงออกเชิงปริมาณ (ตัวเลข) ของปริมาณหรือพารามิเตอร์เรียกว่าค่าของมัน ควรสังเกตว่าค่ามักจะอ้างอิงเป็นปริมาณเพื่อหลีกเลี่ยง ตัวอย่างเช่น: การอ่านโวลต์มิเตอร์ U คือ 5 V ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ (ค่า) V มีค่า 5 V

หน่วย

การศึกษาปรากฏการณ์ใดๆ ทางฟิสิกส์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่การสร้างความสัมพันธ์เชิงคุณภาพระหว่างปริมาณเท่านั้น ความสัมพันธ์เหล่านี้ต้องวัดด้วยปริมาณ หากไม่มีความรู้เกี่ยวกับการพึ่งพาเชิงปริมาณ ก็จะไม่มีข้อมูลเชิงลึกที่แท้จริงเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้

ในเชิงปริมาณ ปริมาณสามารถประเมินได้โดยการวัดเท่านั้น กล่าวคือ โดยการเปรียบเทียบปริมาณทางกายภาพที่กำหนดกับปริมาณที่มีลักษณะทางกายภาพเดียวกันโดยการทดลองเป็นหน่วยวัด

การวัดอาจเป็นทางตรงหรือทางอ้อมก็ได้ ในการวัดโดยตรง ปริมาณที่จะกำหนดจะถูกเปรียบเทียบโดยตรงกับหน่วยวัด ในการวัดทางอ้อม ค่าของปริมาณที่ต้องการจะพบได้โดยการคำนวณผลลัพธ์ของการวัดโดยตรงของปริมาณอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับอัตราส่วนเฉพาะที่กำหนด

การจัดตั้งหน่วยการวัดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการจัดตั้งกฎทางกายภาพ และในทางปฏิบัติสำหรับการดำเนินกระบวนการทางเทคโนโลยี ตลอดจนการควบคุมและการบัญชี

หน่วยการวัดสำหรับปริมาณต่างๆ สามารถตั้งค่าได้ตามอำเภอใจโดยไม่ต้องพิจารณาความสัมพันธ์กับปริมาณอื่นๆ หรือคำนึงถึงความสัมพันธ์ดังกล่าว ในกรณีแรก เมื่อคุณแทนค่าตัวเลขในสมการความสัมพันธ์ จำเป็นต้องคำนึงถึงความสัมพันธ์เหล่านี้เพิ่มเติมด้วย ในกรณีที่สองความต้องการหลังจะหายไป

แต่ละระบบของหน่วยมีความโดดเด่น หน่วยพื้นฐานและหน่วยที่ได้รับ… หน่วยพื้นฐานถูกกำหนดโดยพลการ ในขณะที่หน่วยเหล่านี้มักจะมาจากปรากฏการณ์ทางกายภาพที่มีลักษณะเฉพาะหรือคุณสมบัติบางอย่างของสสารหรือร่างกาย หน่วยพื้นฐานต้องเป็นอิสระจากกันและจำนวนของมันจะต้องถูกกำหนดโดยความจำเป็นและความเพียงพอสำหรับการก่อตัวของหน่วยอนุพันธ์ทั้งหมด

ตัวอย่างเช่น จำนวนหน่วยพื้นฐานที่จำเป็นในการอธิบายปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กคือสี่หน่วย ไม่จำเป็นต้องยอมรับหน่วยของปริมาณพื้นฐานเป็นหน่วยพื้นฐาน

สิ่งสำคัญคือจำนวนของหน่วยการวัดพื้นฐานจะต้องเท่ากับจำนวนของปริมาณพื้นฐานเท่านั้น และสามารถทำซ้ำได้ (ในรูปแบบของมาตรฐาน) ด้วยความแม่นยำสูงสุด

หน่วยที่ได้มาคือหน่วยที่กำหนดขึ้นบนพื้นฐานของความสม่ำเสมอที่เกี่ยวข้องกับค่าที่หน่วยกำหนดขึ้นกับค่าที่มีหน่วยกำหนดโดยอิสระ

เพื่อให้ได้หน่วยอนุพันธ์ของปริมาณโดยพลการ จะมีการเขียนสมการที่แสดงความสัมพันธ์ของปริมาณนี้กับปริมาณที่กำหนดโดยหน่วยพื้นฐาน จากนั้นจึงเทียบค่าสัมประสิทธิ์ของสัดส่วน (หากอยู่ในสมการ) กับหนึ่ง ปริมาณจะถูกแทนที่ด้วยหน่วยการวัดและแสดงในรูปของหน่วยฐานดังนั้นขนาดของหน่วยการวัดจึงสอดคล้องกับขนาดของปริมาณที่สอดคล้องกัน

ระบบพื้นฐานของบล็อกทางวิศวกรรมไฟฟ้า

ในวิชาฟิสิกส์จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 ระบบสัมบูรณ์สองระบบของหน่วยที่พัฒนาโดย Gauss นั้นมีอยู่ทั่วไป— เอสจีเอสอี (เซนติเมตร, กรัม, วินาที — ระบบไฟฟ้าสถิต) และ เอสจีเอสเอ็ม (เซนติเมตร, กรัม, วินาที - ระบบแม่เหล็ก) ซึ่งปริมาณหลักคือเซนติเมตร, กรัม, วินาทีและความสามารถในการซึมผ่านของไดอิเล็กทริกหรือแม่เหล็กของโพรง

ระบบหน่วยแรกมาจากกฎของคูลอมบ์สำหรับการทำงานร่วมกันของประจุไฟฟ้า ระบบที่สองอิงตามกฎเดียวกันสำหรับการทำงานร่วมกันของมวลแม่เหล็ก ค่าของปริมาณเดียวกันที่แสดงในหน่วยของระบบหนึ่งนั้นแตกต่างอย่างมากจากหน่วยเดียวกันในอีกระบบหนึ่ง ดังนั้น ระบบ Gaussian CGS แบบสมมาตรจึงกลายเป็นที่แพร่หลาย โดยปริมาณไฟฟ้าจะแสดงในระบบ CGSE และปริมาณแม่เหล็กจะแสดงในระบบ CGSM

หน่วยของระบบ CGS ในกรณีส่วนใหญ่พิสูจน์แล้วว่าไม่สะดวกในการปฏิบัติ (ใหญ่หรือเล็กเกินไป) ซึ่งนำไปสู่การสร้างระบบของหน่วยปฏิบัติที่มีหลายหน่วยของระบบ CGS (แอมแปร์ โวลต์ โอห์ม ฟารัด , จี้ ฯลฯ) .). เป็นพื้นฐานของระบบที่นำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในครั้งเดียว ไอเอสเอโดยมีหน่วยดั้งเดิมคือ เมตร กิโลกรัม (มวล) วินาที และแอมแปร์

ความสะดวกสบายของระบบหน่วยนี้ (เรียกว่าระบบการปฏิบัติสัมบูรณ์) อยู่ในความจริงที่ว่าหน่วยทั้งหมดนั้นตรงกับหน่วยที่ใช้งานจริง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องแนะนำค่าสัมประสิทธิ์เพิ่มเติมในสูตรสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณที่แสดงในระบบนี้ ของหน่วย.

ปัจจุบันมีระบบหน่วยสากลระบบเดียว ศรี (International System) ซึ่งประกาศใช้ในปี 1960 ใช้ระบบ ISSA

ระบบ SI แตกต่างจาก MCSA ตรงที่หน่วยของอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ถูกเพิ่มเข้าไปในจำนวนของหน่วยแรกของอดีต หน่วยของหน่วยวัดระดับเคลวิน หน่วยวัดปริมาณของสสารคือโมล และหน่วยของการส่องสว่าง ความเข้มคือแคนเดลา ซึ่งทำให้ระบบนี้ขยายได้ไม่เฉพาะกับปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า แม่เหล็ก และทางกลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นที่อื่น ๆ ของฟิสิกส์ด้วย

ในระบบ SI มีหน่วยพื้นฐานเจ็ดหน่วย: กิโลกรัม เมตร วินาที แอมแปร์ เคลวิน โมล แคนเดลา

ในการคำนวณปริมาณที่มากกว่าหน่วยวัดนี้มากหรือเล็กกว่านั้นมาก จะใช้การคูณและการคูณย่อยของหน่วย หน่วยเหล่านี้ได้มาจากการเติมคำนำหน้าที่เหมาะสมต่อชื่อหน่วยฐาน

ประวัติความเป็นมาของการก่อตัวของระบบ SI และหน่วยพื้นฐานของระบบนี้มีอยู่ในบทความนี้: ระบบการวัด SI — ประวัติ วัตถุประสงค์ บทบาทในฟิสิกส์