Kuantitas dan parameter fisik, satuan

Kuantitas fisik

Kuantitas berarti karakteristik fenomena yang menentukan fenomena dan proses dan dapat eksis secara independen dari keadaan lingkungan dan kondisi. Ini termasuk, misalnya, muatan listrik, kekuatan medan, induksi, arus listrik, dll. Lingkungan dan kondisi di mana fenomena yang ditentukan oleh besaran-besaran ini terjadi dapat mengubah besaran-besaran ini terutama hanya secara kuantitatif.

Parameter fisik

Parameter berarti karakteristik fenomena yang menentukan sifat media dan zat serta memengaruhi hubungan antara kuantitas itu sendiri. Mereka tidak dapat eksis secara mandiri dan hanya terwujud dalam tindakan mereka pada ukuran sebenarnya.

Parameter termasuk, misalnya, konstanta listrik dan magnet, hambatan listrik, gaya koersif, induktansi sisa, parameter sirkuit listrik (resistansi, konduktansi, kapasitansi, induktansi per satuan panjang atau volume dalam perangkat), dll.

Nilai parameter fisik

Nilai parameter biasanya bergantung pada kondisi di mana fenomena ini terjadi (dari suhu, tekanan, kelembaban, dll.), Tetapi jika kondisi ini konstan, parameter mempertahankan nilainya tidak berubah dan oleh karena itu disebut juga konstan. .

Ekspresi kuantitas atau parameter kuantitatif (numerik) disebut nilainya. Perlu diperhatikan bahwa nilai biasanya disebut sebagai besaran yang harus dihindari. Misal: pembacaan voltmeter U adalah 5 V, maka tegangan (nilai) V yang diukur memiliki nilai 5 V.

Satuan

Studi tentang fenomena apa pun dalam fisika tidak terbatas pada membangun hubungan kualitatif antara kuantitas, hubungan ini harus dikuantifikasi. Tanpa pengetahuan tentang ketergantungan kuantitatif, tidak ada wawasan yang nyata tentang fenomena ini.

Secara kuantitatif, suatu besaran hanya dapat diperkirakan dengan mengukurnya, yaitu dengan membandingkan secara eksperimental suatu besaran fisika tertentu dengan besaran yang bersifat fisik sama, yang diambil sebagai satuan pengukuran.

Pengukuran dapat dilakukan secara langsung maupun tidak langsung. Dalam pengukuran langsung, kuantitas yang akan ditentukan dibandingkan secara langsung dengan satuan pengukuran. Dalam pengukuran tidak langsung, nilai besaran yang diinginkan ditemukan dengan menghitung hasil pengukuran langsung besaran lain yang terkait dengan perbandingan tertentu.

Penetapan satuan ukuran sangat penting baik untuk pengembangan ilmu pengetahuan dalam penelitian ilmiah dan pembentukan hukum fisika, dan dalam praktiknya untuk pelaksanaan proses teknologi, serta untuk pengendalian dan akuntansi.

Satuan pengukuran untuk berbagai besaran dapat ditetapkan secara sewenang-wenang tanpa mempertimbangkan hubungannya dengan besaran lain, atau memperhitungkan hubungan tersebut. Dalam kasus pertama, saat Anda mengganti nilai numerik dalam persamaan hubungan, hubungan ini juga perlu diperhitungkan. Dalam kasus kedua, kebutuhan akan yang terakhir menghilang.

Setiap sistem unit dibedakan satuan dasar dan turunan… Unit-unit dasar ditetapkan secara sewenang-wenang, sementara mereka biasanya melanjutkan dari beberapa karakteristik fenomena fisik atau properti dari suatu zat atau tubuh. Unit dasar harus independen satu sama lain dan jumlahnya harus ditentukan oleh kebutuhan dan kecukupan untuk pembentukan semua unit turunan.

Jadi, misalnya, jumlah satuan dasar yang diperlukan untuk menggambarkan fenomena kelistrikan dan magnet adalah empat. Tidak perlu menerima satuan besaran pokok sebagai satuan pokok.

Hanya penting bahwa jumlah satuan dasar pengukuran sama dengan jumlah besaran dasar, dan mereka dapat direproduksi (dalam bentuk standar) dengan akurasi maksimum.

Satuan turunan adalah satuan yang dibentuk atas dasar keteraturan yang menghubungkan nilai satuan yang dibentuk dengan nilai yang satuan-satuannya ditetapkan secara mandiri.

Untuk mendapatkan satuan turunan dari besaran arbitrer, sebuah persamaan ditulis yang menyatakan hubungan besaran ini dengan besaran yang ditentukan oleh satuan dasar, dan kemudian, menyamakan koefisien proporsionalitas (jika ada dalam persamaan) dengan satu, besaran diganti dengan satuan pengukuran dan dinyatakan dalam satuan dasar.Oleh karena itu, ukuran satuan pengukuran bertepatan dengan ukuran besaran yang sesuai.

Sistem dasar balok dalam teknik kelistrikan

Dalam fisika hingga pertengahan abad ke-20, dua sistem satuan mutlak yang dikembangkan oleh Gauss adalah umum— SGSE (sentimeter, gram, detik — sistem elektrostatik) dan SGSM (sentimeter, gram, detik — sistem magnetostatik), di mana besaran utamanya adalah sentimeter, gram, detik dan permeabilitas dielektrik atau magnetik rongga.

Sistem satuan pertama diturunkan dari hukum Coulomb untuk interaksi muatan listrik, yang kedua - berdasarkan hukum yang sama untuk interaksi massa magnet. Nilai-nilai kuantitas yang sama yang dinyatakan dalam satuan satu sistem sangat berbeda dari satuan yang sama di sistem lain. Akibatnya, sistem CGS Gaussian simetris juga tersebar luas, di mana besaran listrik dinyatakan dalam sistem CGSE dan besaran magnetik dinyatakan dalam sistem CGSM.

Satuan sistem CGS dalam banyak kasus terbukti tidak nyaman untuk dipraktikkan (terlalu besar atau terlalu kecil), yang menyebabkan terciptanya sistem satuan praktis yang merupakan kelipatan dari satuan sistem CGS (ampere, volt, ohm, farad , liontin, dll.) .). Mereka adalah dasar dari sistem yang diadopsi secara luas pada satu waktu. ISSA, yang satuan aslinya adalah meter, kilogram (massa), sekon, dan ampere.

Kenyamanan sistem satuan ini (disebut sistem praktis absolut) terletak pada kenyataan bahwa semua unitnya bertepatan dengan satuan praktis, sehingga tidak perlu memasukkan koefisien tambahan dalam rumus untuk hubungan antara besaran yang dinyatakan dalam sistem ini. unit.

Saat ini, ada satu sistem satuan internasional. SI (Sistem Internasional), yang diadopsi pada tahun 1960. Ini didasarkan pada sistem ISSA.

Sistem SI berbeda dari MCSA dalam satu satuan suhu termodinamika ditambahkan ke jumlah satuan pertama yang pertama, derajat Kelvin, satuan pengukuran jumlah materi adalah mol, dan satuan cahaya. intensitas adalah candela, yang memungkinkan sistem ini diperluas tidak hanya ke fenomena listrik, magnet, dan mekanik., tetapi juga ke bidang fisika lainnya.

Dalam sistem SI, ada tujuh satuan dasar: kilogram, meter, detik, ampere, kelvin, mol, candela.

Untuk menghitung jumlah yang jauh lebih besar dari satuan ukuran ini atau jauh lebih kecil darinya, digunakan kelipatan dan subkelipatan dari satuan tersebut. Satuan ini diperoleh dengan menambahkan awalan yang sesuai ke nama satuan dasar.

Sejarah pembentukan sistem SI dan satuan dasar sistem ini diberikan dalam artikel ini: Sistem pengukuran SI — sejarah, tujuan, peran dalam fisika