測定単位とその指定を一致させます。 電圧の測定方法

物理的な記録を検討する m=4kg. この式では "m"- 物理量（質量）の指定、 "4" - 数値または大きさ、 "kg"- 特定の物理量の測定単位。

値にはさまざまな種類があります。 以下に 2 つの例を示します。
1) ポイント間の距離、セグメントの長さ、破線 - これらは同じ種類の量です。 それらは、センチメートル、メートル、キロメートルなどで表されます。
2) 時間間隔の持続時間も同種の量です。 それらは、秒、分、時間などで表されます。

同じ種類の数量を比較して追加できます。

しかし！ 1 メートルと 1 時間のどちらが大きいかを尋ねても意味がありません。1 メートルを 30 秒に足すことはできません。 時間間隔の長さと距離は、さまざまな種類の量です。 それらを比較したり組み合わせたりすることはできません。

値には、正の数とゼロを掛けることができます。

任意の値を取る e測定単位ごとに、他の量を測定するために使用できます a 同種. 測定の結果、 a=× e、ここで x は数値です。 この数 x は量の数値と呼ばれます。 a測定単位付き e.

がある 無次元物理量。 それらには測定単位がありません。つまり、何にも測定されません。 たとえば、摩擦係数です。

SIとは？

メトロロジー誌に掲載されたニューキャッスル大学のピーター・カンプソン教授と佐野直子博士によると、キログラム標準は 100 年あたり平均約 50 マイクログラムを追加し、最終的に非常に多くの物理量に大きな影響を与える可能性があります。

キログラムは、現在でも標準を使用して定義されている唯一の SI 単位です。 他のすべての尺度 (メートル、秒、度、アンペアなど) は、物理的な実験室で必要な精度で決定できます。 キログラムは他の量の定義に含まれます。たとえば、力の単位はニュートンです。これは、1 kg の物体の速度を 1 m/s で力の方向に変化させる力として定義されます。 2番目。 他の物理量はニュートン値に依存するため、最終的に連鎖によって多くの物理単位の値が変化する可能性があります。

最も重要なキログラムは、プラチナとイリジウムの合金 (プラチナ 90% とイリジウム 10%) で構成される直径と高さ 39 mm の円柱です。 1889 年に鋳造され、パリ近郊のセーヴル市にある国際度量衡局の金庫に保管されています。 キログラムはもともと、海面での 4°C および標準大気圧での純水の 1 立方デシメートル (リットル) の質量として定義されていました。

当初、キログラム標準から40個の正確なコピーが作成され、世界中で販売されました。 そのうちの 2 つは、ロシアの全ロシア計量研究所にあります。 メンデレーエフ。 その後、別の一連のレプリカが鋳造されました。 プラチナは、耐酸化性が高く、密度が高く、磁化率が低いため、参照用のベース材料として選択されました。 標準とそのレプリカは、さまざまな業界で質量を標準化するために使用されています。 マイクログラムが不可欠な場所を含みます。

物理学者は、重量変動は大気汚染と変化の結果であると信じています 化学組成シリンダーの表面に。 標準とそのレプリカが特別な状態で保管されているという事実にもかかわらず、これは金属が相互作用するのを防ぐものではありません 環境. 正確な重量キログラムは、X線光電子分光法を使用して決定されました。 キログラムがほぼ100 mcg「回復」したことが判明しました。

同時に、最初から標準のコピーはオリジナルとは異なり、その重量もさまざまに変化します。 そのため、アメリカの主なキログラムは当初、標準よりも 39 マイクログラム減っていましたが、1948 年のチェックでは 20 マイクログラム増加したことが示されました。 それどころか、別のアメリカのコピーは体重が減っています。 1889 年には、キログラム数 4 (K4) の重量は標準よりも 75 マイクログラム少なく、1989 年にはすでに 106 マイクログラムでした。

実際、この用語は電位差を指し、電圧の単位はボルトです。 Volt は、現在の電気に関するすべての基礎を築いた科学者の名前です。 この男の名前はアレッサンドロでした。

しかし、これは電流に関するものです。 私たちになじみのある家電製品が動作するもの。 しかし、機械的パラメータの概念もあります。 同様のパラメータがパスカルで測定されます。 しかし、今は彼のことではありません。

ボルトとは

このパラメーターは、定数または変数のいずれかです。 アパート、建物、構造物、住宅、組織に交流電流が「流れ」ます。 電圧は振幅波であり、グラフでは正弦波として示されています。

交流電流は、記号「~」で図に示されています。 そして、1ボルトが何に等しいかについて話すと、これは、1つのペンダント（C）に等しい電荷が流れると、1ジュール（J）に等しい仕事が行われる回路内の電気的作用であると言えます。

計算できる標準的な式は次のとおりです。

U = A:q、ここで U は正確に必要な値です。 「A」は電場 (J) が電荷を転送するために行う仕事で、「q」は電荷自体 (クーロン) です。

定数値について言えば、それらは実際には変数と変わらず（建設スケジュールを除いて）、整流ダイオードブリッジによってそれらから生成されます。 ダイオードは、いずれかの方向に電流を流すことなく、いわば正弦波を分割し、そこから半波を取り除きます。 その結果、位相とゼロの代わりに、プラスとマイナスが得られますが、計算は同じボルト (V または V) のままです。

電圧測定

以前は、このパラメータの測定にはアナログ電圧計のみが使用されていました。 現在、電気店の棚には、いわゆる電圧を測定するアナログとデジタルの両方のマルチメーターだけでなく、すでにデジタル形式の非常に幅広いデバイスがあります。 このようなデバイスは、大きさだけでなく、電流の強さ、回路の抵抗も測定でき、コンデンサの静電容量をチェックしたり、温度を測定したりすることさえ可能になります。

もちろん、アナログ電圧計とマルチメーターは、電圧の単位が100分の1または1000分の1まで表示されるデジタルのものほどの精度を提供しません。

このパラメータを測定するとき、電圧計は回路に並列に接続されます。 必要に応じて、位相とゼロの間の値を測定します。プローブは、デバイスが回路に直列に接続されている場合の電流強度の測定とは対照的に、1 つ目のワイヤに適用され、もう 1 つのプローブは 2 つ目のワイヤに適用されます。

回路では、電圧計は丸で囲まれた文字Vで示されます。 そのようなデバイスのさまざまなタイプは、ボルトに加えて、さまざまな電圧単位を測定します。 一般に、ミリボルト、マイクロボルト、キロボルト、またはメガボルトの単位で測定されます。

電圧値

私たちの生活におけるこの電流パラメーターの値は非常に高く、それが規定のものに対応しているかどうか、白熱灯がアパートでどれだけ明るく燃えるか、そしてコンパクト蛍光灯が設置されているかどうかに依存するため、問題はすでに発生していますそれらがまったく燃えるかどうか。 すべての照明および家電製品の耐久性はそのジャンプに依存するため、家庭に電圧計またはマルチメーターが存在すること、およびそれを使用する能力が私たちの時代に必要になります。

コンテンツ：

電流は、相互接続された電流強度、電圧、抵抗などの量によって特徴付けられます。 どの電圧が測定されるかという問題を検討する前に、この値が何であるか、および電流の形成におけるその役割が何であるかを正確に知る必要があります。

電圧の仕組み

電流の一般的な概念は、荷電粒子の指向性運動です。 これらの粒子は電子であり、その動きは電界の影響下で発生します。 より多くの料金を移動する必要があるほど、より多くの作業が現場で行われます。 この働きは電流の強さだけでなく、電圧の影響も受けます。

この値の物理的な意味は、回路の任意のセクションにおける電流の仕事が、このセクションを通過する電荷の量と相関しているということです。 この作業の過程で、プラスの電荷が電位の小さいところから電位のあるところに移動します。 大きな価値潜在的な。 したがって、電圧は起電力と定義され、仕事自体がエネルギーです。

電流の仕事はジュール（J）で測定され、電荷量はペンダント（C）です。 その結果、電圧は 1 J/C の比率になります。 結果として得られる電圧の単位はボルトと呼ばれます。

ストレスの物理的な意味を明確に説明するには、水で満たされたホースの例を参照する必要があります。 この場合、水の体積が電流の役割を果たし、その圧力が電圧に相当します。 水が先端なしで移動すると、ホース内を自由に大量に移動し、低圧が発生します。 ホースの端を指で押すと、水圧が上がりながら量が減ります。 ジェット自体ははるかに長い距離を移動します。

同じことが電気でも起こります。 電流の強さは、導体を移動する電子の数または体積によって決まります。 実際、電圧値は、これらの電子が押される力です。 したがって、同じ電圧の条件下では、導体が導通します。 大量現在、また大きな直径を持っている必要があります。

電圧単位

電圧は、電流に応じて一定または可変にすることができます。 この値は、国際的な指定に対応する文字 B (ロシアの指定) または V として表すことができます。 交流電圧を表すには、記号「~」を文字の前に置きます。 定電圧の場合は「－」の記号がありますが、実際にはほとんど使用されません。

どの電圧で測定されるかという問題を考えるとき、これにはボルトだけではないことを覚えておく必要があります。 大きい値はキロボルト (kV) とメガボルト (mV) で測定され、それぞれ 1000 ボルトと 100 万ボルトを意味します。

電圧と電流の測定方法

前書き

物理量は、物理的なオブジェクト (物理システム、現象、またはプロセス) のプロパティの 1 つの特性であり、多くの物理的なオブジェクトに質的に共通ですが、オブジェクトごとに量的に個別です。

個別性は、量の値または量の大きさが、ある対象に対して、別の対象よりも特定の数倍大きくても小さくてもよいという意味で理解されます。

物理量の値は、それに対して受け入れられた特定の単位数またはそれに採用されたスケールに応じた数の形でのそのサイズの推定値です。 たとえば、120 mm は線形値の値です。 75kgは体重の値です。

物理量には真の値と実際の値があります。 真の値は、オブジェクトのプロパティを理想的に反映する値です。 実際の値 - 代わりに使用できる真の値に十分近い、実験的に発見された物理量の値。

物理量の測定とは、測定された量をその単位またはスケールと（明示的または暗黙的に）比較することからなる、単位を保存するか、物理量のスケールを再現する技術的手段を使用するための一連の操作です。使用するのに最も便利な形でこの量の値を取得します。

物理量には3つのタイプがあり、それらの測定は根本的に異なるルールに従って実行されます。

物理量の第 1 のタイプには、次元の集合に関する量が含まれますが、その量の順序と等価関係のみが定義されています。 これらは、「ソフト」、「ハード」、「ウォーム」、「コールド」などの関係です。

この種の量には、たとえば、物体が別の物体の侵入に抵抗する能力として定義される硬度が含まれます。 体温、体温など。

このような関係の存在は、特別な比較手段の助けを借りて、また物理量が物体に与える影響の結果の観察に基づいて、理論的または実験的に確立されます。

物理量の 2 番目のタイプの場合、順序と等価の関係は、サイズ間およびそれらのサイズのペアの違いの間の両方で発生します。

典型的な例は、時間間隔のスケールです。 したがって、対応するマーク間の距離が等しい場合、時間間隔の差は等しいと見なされます。

3 番目のタイプは加算物理量です。

添加剤 物理量順序と等価の関係だけでなく、足し算と引き算の操作も定義されているサイズのセットで量が呼び出されます

このような量には、たとえば、長さ、質量、現在の強さなどが含まれます。 それらは部分的に測定することも、個々の測定値の合計に基づく多値測定値を使用して再現することもできます。

2 つの物体の質量の合計は、そのような物体の質量であり、最初の 2 つの等腕スケールで釣り合っています。

任意の 2 つの均質な PV の寸法、または同じ PV の任意の 2 つのサイズを互いに比較できます。つまり、一方が他方よりも何倍大きい (または小さい) かがわかります。 m サイズ Q"、Q"、...、Q (m) を比較するには、それらの関係 C m 2 を考慮する必要があります。 PV サイズの単位 (PV 単位と略す) と見なすと、それぞれを均一な PV の 1 つのサイズ [Q] と比較するのが簡単になります。 このような比較の結果、次元 Q"、Q"、...、Q (m) の式がいくつかの数値 n"、n"、... の形で得られます。 ,n (m) PV ユニット: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]。 比較を実験的に行う場合、(C m 2 ではなく) m 回の実験のみが必要であり、サイズ Q"、Q"、...、Q (m) の相互の比較は、のような計算

ここで、n (i) / n (j) は抽象数です。

型の等価性

n [Q] は PV の大きさの値 (略して PV の値) を測定の基本式と呼びます。 PV 値は、PV サイズの数値 (PV の数値と略記) と PV ユニットの名前で構成される名前付きの数値です。 たとえば、n = 3.8 および [Q] = 1 グラムの場合、質量 Q = n [Q] = 3.8 グラムのサイズ、n = 0.7 および [Q] = 1 アンペアの場合、電流強度のサイズ Q = n [Q ] = 0.7 アンペア。 通常、「質量のサイズは 3.8 グラム」、「電流のサイズは 0.7 アンペア」などの代わりに、「質量は 3.8 グラム」、「電流は 0.7 アンペア」などと短く書きます。 」など

PV の寸法は、ほとんどの場合、測定の結果として見つかります。 PV のサイズの測定 (PV の測定と省略) は、経験によって、特別な技術的手段を使用して、PV の値が検出され、この値が理想的に反映される値に近いという事実に基づいています。このPVのサイズは推定です。 このようにして求めた PV 値をノミナルと呼びます。

同じQ次元を表現できる 異なる値 PV ユニットの選択に応じて数値が異なります (Q = 2 時間 = 120 分 = 7200 秒 = = 1/12 日)。 2 つの異なる単位 と を使用すると、Q = n 1 と Q = n 2 と書くことができます。

n 1 / n 2 \u003d /、

つまり、PV の数値はその単位に反比例します。

PV のサイズが選択された単位に依存しないという事実から、測定の曖昧さのない条件が続きます。これは、特定の PV の 2 つの値の比が、どの単位であるかに依存してはならないという事実にあります。測定に使用されます。 たとえば、車と電車の速度の比率は、これらの速度が時速キロメートルで表されているか、秒速メートルで表されているかに依存しません。 残念ながら、一部の PV (硬度、光感度など) を測定する場合、この条件は一見明白に見えますが、まだ満たすことができません。

1. 理論的な部分

1.1 物理量の概念

周囲の世界の重量オブジェクトは、そのプロパティによって特徴付けられます。 プロパティは、オブジェクト（現象、プロセス）の他のオブジェクト（現象、プロセス）との違いまたは共通性を決定し、それらとの関係に見られるような側面を表現する哲学的なカテゴリです。 プロパティは、品質のカテゴリです。 プロセスと物理体のさまざまな特性を定量的に説明するために、量の概念が導入されます。 値とは、他のプロパティと区別でき、定量的を含む何らかの方法で評価できるもののプロパティです。 値はそれ自体では存在しません。この値によって表現されるプロパティを持つオブジェクトがある場合にのみ発生します。

値の分析により、それらを2つのタイプに分けることができます（図1）：物質的な形の値（実）と現実の理想的なモデルの値（理想）。これらは主に関連しています数学への応用であり、特定の実際の概念の一般化 (モデル) です。

次に、実量は物理量と非物理量に分けられます。 最も一般的な場合の物理量は、自然科学 (物理学、化学) および技術科学で研究される物質 (プロセス、現象) に固有の量として定義できます。 非物理量には、哲学、社会学、経済学などの社会 (非物理) 科学に固有の量を含める必要があります。

米。 1. 量の分類。

ドキュメント RMG 29-99 は、物理量を物理オブジェクトのプロパティの 1 つとして解釈します。これは、多くの物理オブジェクトに質的に共通ですが、量的にはそれぞれに個別です。 量的な用語での個性は、特性が1つのオブジェクトに対して、別のオブジェクトよりも特定の数倍多くまたは少なくなる可能性があるという意味で理解されます.

物理量を測定可能量と推定量に分けると便利です。 測定された FI は、一定数の確立された測定単位として定量的に表すことができます。 このような単位の導入と使用の可能性は、測定された PV の重要な際立った特徴です。 何らかの理由で測定単位を導入できない物理量は、推定することしかできません。 評価は、確立されたルールに従って実行される、特定の値に特定の数値を割り当てる操作として理解されます。 値の評価は、スケールを使用して実行されます。 マグニチュード スケールは、特定のマグニチュードを測定するための初期基準として機能するマグニチュード値の順序付けられたセットです。

原則として測定単位を導入できない非物理量は、推定することしかできません。 非物理量の推定は、理論的計測のタスクには含まれないことに注意してください。

PV のより詳細な研究では、個々のグループの一般的な計測学的特徴を識別するために分類する必要があります。 FI の考えられる分類を図 1 に示します。 2.

現象の種類に応じて、PV は次のように分類されます。

リアル、つまり 物質、材料、およびそれらからの製品の物理的および物理化学的特性を記述する量。 このグループには、質量、密度、電気抵抗、静電容量、インダクタンスなどが含まれます。これらの PV はパッシブと呼ばれることもあります。 それらを測定するには、補助エネルギー源を使用する必要があります。これにより、測定情報の信号が形成されます。 この場合、パッシブ PV はアクティブ PV に変換され、測定されます。

エネルギー、すなわち エネルギーの変換、伝達、および使用のプロセスのエネルギー特性を表す量。 これらには、電流、電圧、電力、エネルギーが含まれます。 これらの量はアクティブと呼ばれます。

それらは、補助エネルギー源を使用せずに測定情報信号に変換できます。

プロセスの経過を時間的に特徴付ける, このグループには以下が含まれます 別の種類スペクトル特性、相関関数、その他のパラメータ。

1875 年、メートル法会議によって国際度量衡局が設立されました。その目標は、世界中で使用される統一された測定システムを作成することでした。 フランス革命中に登場し、メートルとキログラムに基づいていたメートル法を基礎として採用することが決定されました。 その後、メートルとキログラムの規格が承認されました。 時間の経過とともに、測定単位系は進化し、現在では 7 つの基本測定単位があります。 1960年、この単位系は国際単位系（SIシステム）（Systeme International d "Unites（SI））という現代名を受け取りました。SIシステムは静的ではなく、現在測定に課せられている要件に従って開発されています。科学技術で。

国際単位系の基本測定単位

SI システムのすべての補助単位の定義は、7 つの基本測定単位に基づいています。 国際単位系 (SI) の主な物理量は次のとおりです。長さ ($l$)。 質量 ($m$); 時間($t$); 電流強度 ($I$); ケルビン温度 (熱力学的温度) ($T$); 物質の量 ($\nu $); 光の強さ ($I_v$)。

SI 単位系の基本単位は、上記の量の単位です。

\[\left=m;;\ \left=kg;;\ \left=c;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=mol;;\ \left=cd\ (カンデラ).\]

SI の主な測定単位の規格

ここでは、SI システムで行われている主要な測定単位の規格の定義を示します。

メートル (m)は、光が $\frac(1)(299792458)$ s に等しい時間で真空中を移動する経路の長さと呼ばれます。

SI の質量標準高さと直径が39mmで、重さ1kgのプラチナとイリジウムの合金からなる直円筒形の重りです。

1 秒時間間隔と呼ばれ、放射の 9192631779 周期に等しく、セシウム原子の基底状態の 2 つの超微細準位間の遷移に対応します (133)。

1 アンペア (A)- これは、1 メートルの距離にある 2 つの真っ直ぐな無限に細くて長い導体を通過する電流の強さで、真空中にあり、$2\cdot (10)^ に等しいアンペア力 (導体の相互作用の力) を生成します。 (-7)導体の各メートルのH$。

1 ケルビン (K)は、水の三重点温度の $\frac(1)(273,16)$ に等しい熱力学的温度です。

1mol(モル)- これは、0.012 kg の炭素 (12) と同じ数の原子がある物質の量です。

1 カンデラ (cd)$\frac(1)(683)\frac(W )(sr).$

科学が発展し、測定機器が改善され、測定単位の定義が改訂されています。 測定の精度が高いほど、測定単位の定義に対する要件が大きくなります。

SI微分量

他のすべての数量は、SI システムでは主要な数量の導関数と見なされます。 派生量の測定単位は、主要な量の積 (次数を考慮) の結果として定義されます。 SI 系における派生量とその単位の例を挙げましょう。

SI システムには、反射係数や比誘電率などの無次元量もあります。 これらの量には単位次元があります。

SI システムには、特別な名前を持つ派生単位が含まれています。 これらの名前は、基本量の組み合わせを表すためのコンパクトな形式です。 独自の名前を持つ SI システムの単位の例を挙げてみましょう (表 2)。

SI 単位系の各数量には 1 つの測定単位しかありませんが、同じ測定単位を異なる数量に使用できます。 ジュールは、熱量と仕事量の測定単位です。

SI 単位系、測定単位の倍数と約数

国際単位系には、問題の量の数値が接頭辞なしで使用されるシステムの単位よりも大幅に大きいか小さい場合に使用される測定単位の接頭辞のセットがあります。 これらの接頭辞は、あらゆる測定単位で使用され、SI システムでは 10 進数です。

そのようなプレフィックスの例を示します (表 3)。

書くとき、接頭辞と単位の名前は一緒に書かれるので、接頭辞と測定単位は 1 つの文字を形成します。

SI の質量単位 (キログラム) には、歴史的に既に接頭辞が付いていることに注意してください。 キログラムの 10 進数の倍数と約数は、グラムにプレフィックスを追加することによって取得されます。

オフシステム ユニット

SIシステムは世界共通で、国際コミュニケーションに便利です。 ほとんどすべての非 SI 単位は、SI 用語を使用して定義できます。 科学教育では、SI システムの使用が好まれます。 ただし、SI に含まれていないものの、広く使用されている量がいくつかあります。 したがって、分、時間、日などの時間の単位は文化の一部です。 一部の単位は、歴史的な理由から使用されています。 SI 系に属さない単位を使用する場合は、SI 単位への換算方法を示す必要があります。 単位の例を表 4 に示します。