Quantidades e parâmetros físicos, unidades

Quantidades físicas

Quantidades significam aquelas características de fenômenos que determinam fenômenos e processos e podem existir independentemente do estado do ambiente e das condições. Estes incluem, por exemplo, carga elétrica, intensidade de campo, indução, corrente elétrica, etc. O ambiente e as condições sob as quais ocorrem os fenômenos definidos por essas quantidades podem alterar essas quantidades principalmente apenas quantitativamente.

Parâmetros físicos

Parâmetros significam tais características de fenômenos que determinam as propriedades de meios e substâncias e afetam a relação entre as próprias quantidades. Eles não podem existir independentemente e se manifestam apenas em sua ação no tamanho real.

Os parâmetros incluem, por exemplo, constantes elétricas e magnéticas, resistência elétrica, força coercitiva, indutância residual, parâmetros de circuito elétrico (resistência, condutância, capacitância, indutância por unidade de comprimento ou volume em um dispositivo), etc.

Valores de parâmetros físicos

Os valores dos parâmetros geralmente dependem das condições em que ocorre esse fenômeno (de temperatura, pressão, umidade, etc.), mas se essas condições forem constantes, os parâmetros mantêm seus valores inalterados e, portanto, também são chamados de constantes .

Expressões quantitativas (numéricas) de quantidades ou parâmetros são chamadas de seus valores. De referir que os valores são normalmente referidos como quantidades a evitar. Por exemplo: a leitura do voltímetro U é 5 V, portanto a tensão medida (valor) V tem um valor de 5 V.

Unidades

O estudo de qualquer fenômeno na física não se limita a estabelecer relações qualitativas entre quantidades, essas relações devem ser quantificadas. Sem o conhecimento das dependências quantitativas, não há percepção real desse fenômeno.

Quantitativamente, uma quantidade só pode ser estimada medindo-a, ou seja, comparando-se experimentalmente uma dada quantidade física com uma quantidade de mesma natureza física, tomada como unidade de medida.

A medição pode ser direta ou indireta. Na medição direta, a grandeza a ser determinada é comparada diretamente com a unidade de medida. Na medição indireta, os valores da quantidade desejada são encontrados calculando os resultados das medições diretas de outras quantidades relacionadas a uma determinada proporção específica.

O estabelecimento de unidades de medida é extremamente importante tanto para o desenvolvimento da ciência na pesquisa científica e no estabelecimento de leis físicas, quanto na prática para a condução de processos tecnológicos, bem como para controle e contabilidade.

As unidades de medida para várias grandezas podem ser definidas arbitrariamente sem considerar sua relação com outras grandezas ou levar em conta tais relações. No primeiro caso, ao substituir valores numéricos na equação de relacionamento, é necessário levar em consideração adicionalmente essas relações. No segundo caso, a necessidade deste último desaparece.

Cada sistema de unidades é diferenciado unidades básicas e derivadas… As unidades básicas são definidas arbitrariamente, embora geralmente procedam de algum fenômeno físico característico ou propriedade de uma substância ou corpo. As unidades básicas devem ser independentes umas das outras e seu número deve ser determinado pela necessidade e suficiência para a formação de todas as unidades derivadas.

Assim, por exemplo, o número de unidades básicas necessárias para descrever fenômenos elétricos e magnéticos é quatro. Não é necessário aceitar as unidades das grandezas básicas como unidades básicas.

É importante apenas que o número de unidades básicas de medida seja igual ao número de grandezas básicas e que elas possam ser reproduzidas (na forma de padrões) com a máxima precisão.

Unidades derivadas são unidades estabelecidas com base em regularidades relacionando o valor para o qual a unidade é estabelecida com os valores cujas unidades são definidas de forma independente.

Para obter uma unidade derivada de uma quantidade arbitrária, escreve-se uma equação que expressa a relação dessa quantidade com as quantidades determinadas pelas unidades básicas e, a seguir, igualando o coeficiente de proporcionalidade (se estiver na equação) a um, o as quantidades são substituídas por unidades de medida e expressas em termos de unidades básicas.Portanto, o tamanho das unidades de medida coincide com o tamanho das quantidades correspondentes.

Sistemas básicos de blocos em engenharia elétrica

Na física até meados do século 20, dois sistemas absolutos de unidades desenvolvidos por Gauss eram comuns: SGSE (centímetro, grama, segundo — sistema eletrostático) e SGSM (centímetro, grama, segundo - sistema magnetostático), no qual as principais quantidades são o centímetro, grama, segundo e a permeabilidade dielétrica ou magnética da cavidade.

O primeiro sistema de unidades é derivado da lei de Coulomb para a interação de cargas elétricas, o segundo - baseado na mesma lei para a interação de massas magnéticas. Os valores das mesmas quantidades expressas em unidades de um sistema são extremamente diferentes das mesmas unidades em outro. Consequentemente, o sistema Gaussiano CGS simétrico também se tornou difundido, no qual as grandezas elétricas são expressas no sistema CGSE e as grandezas magnéticas são expressas no sistema CGSM.

As unidades dos sistemas CGS na maioria dos casos se mostraram inconvenientes para a prática (muito grandes ou muito pequenas), o que levou à criação de um sistema de unidades práticas que são múltiplos das unidades do sistema CGS (ampère, volt, ohm, farad , pingente, etc.) .). Eles foram a base do sistema que foi amplamente adotado ao mesmo tempo. ISSA, cujas unidades originais são metro, quilograma (massa), segundo e ampere.

A conveniência desse sistema de unidades (chamado de sistema prático absoluto) reside no fato de que todas as suas unidades coincidem com as práticas, portanto não há necessidade de introduzir coeficientes adicionais nas fórmulas para a relação entre as quantidades expressas nesse sistema de unidades.

Atualmente, existe um único sistema internacional de unidades. SI (Sistema Internacional), que foi adotado em 1960. É baseado no sistema ISSA.

O sistema SI difere do MCSA em que uma unidade de temperatura termodinâmica é adicionada ao número das primeiras unidades do primeiro, o grau de Kelvin, a unidade de medida da quantidade de matéria é o mol e a unidade luminosa intensidade é a candela, que permite estender este sistema não só a fenômenos elétricos, magnéticos e mecânicos, mas também a outras áreas da física.

No sistema SI, existem sete unidades básicas: quilograma, metro, segundo, ampère, kelvin, mol, candela.

Para calcular quantidades muito maiores que esta unidade de medida ou muito menores que ela, são usados ​​múltiplos e submúltiplos das unidades. Essas unidades são obtidas anexando o prefixo apropriado ao nome da unidade base.

A história da formação do sistema SI e as unidades básicas deste sistema são apresentadas neste artigo: Sistema de medição SI — história, propósito, papel na física