物理量とパラメータ、単位

物理量

量とは、現象とプロセスを決定する現象の特性を意味し、環境の状態や条件とは独立して存在することができます。これらには、例えば、電荷、電界強度、誘導、電流などが含まれます。これらの量によって定義される現象が発生する環境や条件は、主に量的にのみこれらの量を変化させることができます。

物理パラメータ

パラメータとは、媒体や物質の性質を決定し、量自体の関係に影響を与える現象の特性を意味します。それらは独立して存在することはできず、実際のサイズに対するアクションでのみ現れます。

パラメータには、たとえば、電気定数および磁気定数、電気抵抗、保磁力、残留インダクタンス、電気回路パラメータ（抵抗、コンダクタンス、キャパシタンス、デバイス内の単位長さまたは単位体積あたりのインダクタンス）などが含まれます。

物理パラメータの値

パラメータの値は通常、この現象が発生する条件（温度、圧力、湿度など）によって異なりますが、これらの条件が一定の場合、パラメータの値は変化しないため、定数とも呼ばれます。 。

数量またはパラメータの定量的（数値）表現は、それらの値と呼ばれます。この値は通常、避けるべき量と呼ばれることに注意してください。たとえば、電圧計 U の読み取り値は 5 V であるため、測定された電圧 (値) V の値は 5 V になります。

単位

物理学におけるあらゆる現象の研究は、量間の定性的な関係を確立することに限定されず、これらの関係は定量化されなければなりません。定量的な依存関係についての知識がなければ、この現象を実際に理解することはできません。

定量的には、量を測定することによってのみ、つまり、与えられた物理量を、測定単位として同じ物理的性質の量と実験的に比較することによってのみ推定できます。

測定は直接的または間接的に行うことができます。直接測定では、決定される量が測定単位と直接比較されます。間接測定では、所望の量の値は、特定の比率に関連する他の量の直接測定の結果を計算することによって求められます。

測定単位の確立は、科学研究における科学の発展と物理法則の確立にとって、また実際の技術プロセスの実行、さらには制御と会計の両方にとって非常に重要です。

さまざまな量の測定単位は、他の量との関係を考慮したり、そのような関係を考慮したりすることなく、任意に設定できます。前者の場合、関係式に数値を代入する際には、これらの関係をさらに考慮する必要があります。 2 番目のケースでは、後者の必要性がなくなります。

それぞれの単位系が区別される 基本単位と派生単位… 基本単位は任意に設定されますが、通常、それらは物質や身体の何らかの特徴的な物理現象や特性から派生します。基本単位は互いに独立していなければならず、その数はすべての派生単位の形成の必要性と十分性によって決定されなければなりません。

したがって、たとえば、電気現象と磁気現象を記述するために必要な基本単位の数は 4 です。基本量の単位を基本単位として受け入れる必要はありません。

重要なのは、基本測定単位の数が基本量の数と等しいこと、およびそれらを最大の精度で (標準の形で) 再現できることだけです。

派生単位は、単位が設定される値と、単位が独自に設定される値とを関連付ける規則性に基づいて設定される単位です。

任意の量の微分単位を取得するには、この量と基本単位によって決定される量との関係を表す方程式を作成し、比例係数 (方程式内にある場合) を 1 に等しくします。数量は測定単位に置き換えられ、基本単位で表されます。したがって、測定単位のサイズは、対応する数量のサイズと一致します。

電気工学におけるブロックの基本システム

20 世紀半ばまでの物理学では、ガウスによって開発された 2 つの絶対単位系が一般的でした。 SGSE (センチメートル、グラム、秒 - 静電方式) および SGSM (センチメートル、グラム、秒 - 静磁気系)。主な量はセンチメートル、グラム、秒、およびキャビティの誘電率または透磁率です。

最初の単位系は電荷の相互作用に関するクーロンの法則から導出され、2 番目の単位系は磁性質量の相互作用に関する同じ法則に基づいています。あるシステムの単位で表される同じ量の値は、別のシステムの同じ単位とは大きく異なります。これに伴い、電気量を CGSE 系、磁気量を CGSM 系で表現する対称ガウス CGS 系も普及しました。

ほとんどの場合、CGS システムの単位は実践するには不便である (大きすぎる、または小さすぎる) ことが判明したため、CGS システムの単位 (アンペア、ボルト、オーム、ファラッド) の倍数である実用的な単位系の作成につながりました。 、ペンダントなど）。）。これらは、かつて広く採用されたシステムの基礎でした。 ISSA、元の単位はメートル、キログラム (質量)、秒、およびアンペアです。

この単位系 (絶対実用系と呼ばれる) の利便性は、すべての単位が実際の単位と一致するため、この単位系で表現される量間の関係の式に追加の係数を導入する必要がないという事実にあります。単位の。

現在、単一の国際単位系が存在します。 SI (国際システム)。1960 年に採用されました。ISSA システムに基づいています。

SI システムは、前者の最初の単位の数、ケルビン度、物質量の測定単位であるモル、および光度の単位に熱力学的温度の単位が追加される点で MCSA とは異なります。強度はカンデラであり、これにより、このシステムは電気、磁気、機械現象だけでなく、物理学の他の分野にも拡張できます。

SI システムには、キログラム、メートル、秒、アンペア、ケルビン、モル、カンデラの 7 つの基本単位があります。

この測定単位よりもはるかに大きい、またははるかに小さい数量を計算するには、単位の倍数と約数が使用されます。これらの単位は、基本単位名に適切な接頭辞を追加することによって取得されます。

SI システムの形成の歴史とこのシステムの基本単位については、次の記事で説明します。 SI 測定システム — 歴史、目的、物理学における役割