Combine as unidades de medida e sua designação. Como a tensão é medida

Considere um registro físico m=4kg. nesta fórmula "m"- designação de quantidade física (massa), "4" - valor numérico ou magnitude, "kg"- unidade de medida de uma dada grandeza física.

Os valores são de vários tipos. Aqui estão dois exemplos:
1) A distância entre os pontos, os comprimentos dos segmentos, as linhas tracejadas - são quantidades do mesmo tipo. Eles são expressos em centímetros, metros, quilômetros, etc.
2) As durações dos intervalos de tempo também são quantidades do mesmo tipo. Eles são expressos em segundos, minutos, horas, etc.

Quantidades do mesmo tipo podem ser comparadas e adicionadas:

MAS! É inútil perguntar o que é maior: 1 metro ou 1 hora, e não se pode somar 1 metro a 30 segundos. A duração dos intervalos de tempo e a distância são quantidades de vários tipos. Eles não podem ser comparados ou combinados.

Os valores podem ser multiplicados por números positivos e zero.

Tomando qualquer valor e por unidade de medida, pode ser usado para medir qualquer outra quantidade uma do mesmo tipo. Como resultado da medição, obtemos que uma=x e, onde x é um número. Este número x é chamado de valor numérico da quantidade uma com unidade de medida e.

Existem adimensional quantidades físicas. Eles não têm unidades de medida, ou seja, não são medidos em nada. Por exemplo, o coeficiente de atrito.

O que é SI?

De acordo com o professor Peter Kampson e o Dr. Naoko Sano, da Newcastle University, publicado na revista Metrology (Metrology), o quilograma padrão adiciona uma média de cerca de 50 microgramas por cem anos, o que no final pode afetar significativamente muitas quantidades físicas.

O quilograma é a única unidade SI que ainda é definida usando um padrão. Todas as outras medidas (metro, segundo, grau, ampère, etc.) podem ser determinadas com a precisão necessária em um laboratório físico. O quilograma está incluído na definição de outras grandezas, por exemplo, a unidade de força é o newton, que é definido como a força que altera a velocidade de um corpo de 1 kg em 1 m/s na direção da força em 1 segundo. Outras quantidades físicas dependem do valor de Newton, de modo que no final a cadeia pode levar a uma mudança no valor de muitas unidades físicas.

O quilograma mais importante é um cilindro com diâmetro e altura de 39 mm, constituído por uma liga de platina e irídio (90% de platina e 10% de irídio). Foi fundido em 1889 e está guardado em um cofre no Bureau Internacional de Pesos e Medidas na cidade de Sèvres, perto de Paris. O quilograma foi originalmente definido como a massa de um decímetro cúbico (litro) de água pura a 4°C e pressão atmosférica padrão ao nível do mar.

Inicialmente, foram feitas 40 cópias exatas do padrão quilograma, que foram vendidas em todo o mundo. Dois deles estão localizados na Rússia, no All-Russian Research Institute of Metrology. Mendeleev. Mais tarde, outra série de réplicas foi lançada. A platina foi escolhida como material de base para a referência devido à sua alta resistência à oxidação, alta densidade e baixa suscetibilidade magnética. O padrão e suas réplicas são usados ​​para padronizar a massa em uma ampla variedade de indústrias. Incluindo onde os microgramas são essenciais.

Os físicos acreditam que as flutuações de peso são o resultado da poluição atmosférica e mudanças composição química na superfície dos cilindros. Apesar de o padrão e suas réplicas serem armazenados em condições especiais, isso não evita que o metal interaja com meio Ambiente. Peso exato quilogramas foi determinado usando espectroscopia de fotoelétrons de raios-X. Descobriu-se que o quilo "recuperou" quase 100 mcg.

Ao mesmo tempo, as cópias do padrão desde o início diferiam do original e seu peso também muda de maneiras diferentes. Assim, o principal quilograma americano inicialmente pesava 39 microgramas a menos que o padrão, e uma verificação em 1948 mostrou que havia aumentado 20 microgramas. Outra cópia americana, ao contrário, está perdendo peso. Em 1889, o quilograma número 4 (K4) pesava 75 microgramas a menos que o padrão, e em 1989 já 106.

Na verdade, esse termo se refere à diferença de potencial e a unidade de tensão é o volt. Volt é o nome do cientista que lançou as bases para tudo o que sabemos sobre eletricidade. O nome desse homem era Alessandro.

Mas isso é o que diz respeito à corrente elétrica, ou seja, aquele com o qual funcionam os eletrodomésticos que conhecemos. Mas também existe o conceito de parâmetro mecânico. Um parâmetro semelhante é medido em pascal. Mas agora não é sobre ele.

o que é um volt

Este parâmetro pode ser constante ou variável. Apenas a corrente alternada “flui” para apartamentos, prédios e estruturas, casas e organizações. A tensão elétrica é uma onda de amplitude, indicada nos gráficos como uma senóide.

A corrente alternada é indicada nos diagramas pelo símbolo "~". E se falarmos sobre o que é igual a um volt, podemos dizer que esta é uma ação elétrica em um circuito onde, quando uma carga igual a um pingente (C) flui, um trabalho igual a um joule (J) é realizado.

A fórmula padrão pela qual pode ser calculada é:

U = A:q, onde U é exatamente o valor requerido; “A” é o trabalho que o campo elétrico (em J) realiza para transferir a carga, e “q” é a própria carga, em coulombs.

Se falamos de valores constantes, eles praticamente não diferem das variáveis ​​​​(com exceção do cronograma de construção) e também são produzidos a partir deles por meio de uma ponte de diodo retificadora. Os diodos, sem passar corrente em uma das direções, dividem a senóide, por assim dizer, removendo dela meias-ondas. Como resultado, em vez de fase e zero, são obtidos mais e menos, mas o cálculo permanece nos mesmos volts (V ou V).

Medição de tensão

Anteriormente, apenas um voltímetro analógico era usado para medir esse parâmetro. Já nas prateleiras das lojas de eletroeletrônicos existe uma gama muito ampla desses aparelhos já em formato digital, assim como multímetros, tanto analógicos quanto digitais, com os quais se mede a chamada tensão. Tal dispositivo pode medir não apenas a magnitude, mas também a força da corrente, a resistência do circuito e até mesmo verificar a capacitância do capacitor ou medir a temperatura.

Obviamente, voltímetros e multímetros analógicos não fornecem tanta precisão quanto os digitais, em cujo visor a unidade de tensão é exibida em centésimos ou milésimos.

Ao medir este parâmetro, o voltímetro é conectado ao circuito em paralelo, ou seja, se necessário, meça o valor entre fase e zero, as sondas são aplicadas uma no primeiro fio e a outra no segundo, ao contrário da medição da intensidade da corrente, onde o dispositivo é conectado ao circuito em série.

Nos circuitos, o voltímetro é indicado pela letra V, circulada. Diferentes tipos de tais dispositivos medem, além do volt, diferentes unidades de tensão. Em geral, é medido nas seguintes unidades: milivolt, microvolt, quilovolt ou megavolt.

valor de tensão

O valor desse parâmetro de corrente elétrica em nossa vida é muito alto, pois depende se corresponde ao prescrito, com que intensidade as lâmpadas incandescentes queimarão no apartamento e, se forem instaladas lâmpadas fluorescentes compactas, a questão já se coloca se eles vão queimar ou não. A durabilidade de toda a iluminação e eletrodomésticos depende de seus saltos e, portanto, a presença de um voltímetro ou multímetro em casa, bem como a capacidade de usá-lo, torna-se uma necessidade em nosso tempo.

Contente:

A corrente elétrica é caracterizada por grandezas como força de corrente, tensão e resistência, interligadas. Antes de considerar a questão de qual tensão é medida, é necessário descobrir exatamente qual é esse valor e qual é o seu papel na formação da corrente.

Como funciona a voltagem

O conceito geral de corrente elétrica é o movimento direcionado de partículas carregadas. Essas partículas são elétrons, cujo movimento ocorre sob a influência de um campo elétrico. Quanto mais cargas você precisar mover, mais trabalho será feito pelo campo. Este trabalho é afetado não apenas pela intensidade da corrente, mas também pela tensão.

O significado físico desse valor é que o trabalho da corrente em qualquer seção do circuito está correlacionado com a quantidade de carga que passa por essa seção. No processo deste trabalho, uma carga positiva se move de um ponto onde há um pequeno potencial para um ponto com grande valor potencial. Assim, a tensão é definida como ou força eletromotriz, e o próprio trabalho é energia.

O trabalho de uma corrente elétrica é medido em joules (J), e a quantidade de carga elétrica é um pingente (C). Como resultado, a tensão é uma relação de 1 J/C. A unidade de tensão resultante é chamada de volt.

Para explicar claramente o significado físico do estresse, você precisa se referir ao exemplo de uma mangueira cheia de água. Nesse caso, o volume de água fará o papel da corrente e sua pressão será equivalente à tensão. Quando a água se move sem ponta, ela se move livremente e em grande quantidade pela mangueira, criando baixa pressão. Se você pressionar a ponta da mangueira com o dedo, haverá uma diminuição no volume enquanto aumenta a pressão da água. O jato em si percorrerá uma distância muito maior.

A mesma coisa acontece na eletricidade. A força da corrente é determinada pelo número ou volume de elétrons que se movem através do condutor. O valor da tensão, na verdade, é a força com que esses elétrons são empurrados. Segue-se que, na condição de mesma tensão, o condutor conduzindo grande quantidade corrente, também deve ter um grande diâmetro.

Unidade de tensão

A tensão pode ser constante ou variável, dependendo da corrente. Este valor pode ser representado pela letra B (designação russa) ou V, correspondente à designação internacional. Para indicar tensão alternada, é utilizado o símbolo "~", que é colocado na frente da letra. Para tensão constante, existe um sinal “-”, mas na prática quase nunca é usado.

Ao considerar a questão de qual tensão é medida, deve-se lembrar que, para isso, não existem apenas volts. Valores maiores são medidos em quilovolts (kV) e megavolts (mV), o que significa 1 mil e 1 milhão de volts, respectivamente.

Como medir tensão e corrente

INTRODUÇÃO

Uma quantidade física é uma característica de uma das propriedades de um objeto físico (sistema físico, fenômeno ou processo), que é qualitativamente comum a muitos objetos físicos, mas quantitativamente individual para cada objeto.

Individualidade é entendida no sentido de que o valor de uma quantidade ou o tamanho de uma quantidade pode ser para um objeto um certo número de vezes maior ou menor do que para outro.

O valor de uma quantidade física é uma estimativa de seu tamanho na forma de um certo número de unidades aceitas para ela ou um número de acordo com a escala adotada para ela. Por exemplo, 120 mm é o valor de um valor linear; 75 kg é o valor do peso corporal.

Existem valores verdadeiros e reais de uma grandeza física. Um valor verdadeiro é um valor que reflete idealmente uma propriedade de um objeto. Valor real - o valor de uma quantidade física, encontrada experimentalmente, próximo o suficiente do valor verdadeiro que pode ser usado em seu lugar.

A medição de uma grandeza física é um conjunto de operações para a utilização de um meio técnico que armazena uma unidade ou reproduz uma escala de uma grandeza física, que consiste em comparar (explícita ou implicitamente) a grandeza medida com a sua unidade ou escala de forma a para obter o valor dessa quantidade na forma mais conveniente para uso.

Existem três tipos de grandezas físicas, cuja medição é realizada de acordo com regras fundamentalmente diferentes.

O primeiro tipo de grandezas físicas inclui grandezas no conjunto de dimensões das quais apenas as relações de ordem e equivalência são definidas. São relacionamentos como "mais suave", "mais difícil", "mais quente", "mais frio" etc.

As grandezas desse tipo incluem, por exemplo, dureza, definida como a capacidade de um corpo resistir à penetração de outro corpo nele; temperatura, como o grau de calor do corpo, etc.

A existência de tais relações é estabelecida teórica ou experimentalmente com a ajuda de meios especiais de comparação, bem como com base nas observações dos resultados do impacto de uma quantidade física em quaisquer objetos.

Para o segundo tipo de grandezas físicas, a relação de ordem e equivalência ocorre tanto entre tamanhos quanto entre diferenças em pares de seus tamanhos.

Um exemplo típico é a escala de intervalos de tempo. Assim, as diferenças de intervalos de tempo são consideradas iguais se as distâncias entre as marcas correspondentes forem iguais.

O terceiro tipo são as quantidades físicas aditivas.

aditivo quantidades físicas são chamadas quantidades, no conjunto de tamanhos dos quais não apenas as relações de ordem e equivalência são definidas, mas também as operações de adição e subtração

Tais quantidades incluem, por exemplo, comprimento, massa, intensidade da corrente, etc. Eles podem ser medidos em partes e também reproduzidos usando uma medida de vários valores baseada na soma de medidas individuais.

A soma das massas de dois corpos é a massa de tal corpo, que é equilibrada nas duas primeiras escalas de braços iguais.

As dimensões de quaisquer dois PV homogêneos ou quaisquer dois tamanhos do mesmo PV podem ser comparados entre si, ou seja, encontrar quantas vezes um é maior (ou menor) que o outro. Para comparar m tamanhos Q", Q", ... , Q (m) entre si, é necessário considerar C m 2 de sua relação. É mais fácil comparar cada um deles com um tamanho [Q] de um PV homogêneo, se o tomarmos como uma unidade do tamanho do PV (abreviado como unidade PV). Como resultado dessa comparação, obtemos expressões para as dimensões Q", Q", ... , Q (m) na forma de alguns números n", n", .. . ,n (m) Unidades PV: Q" = n" [Q]; Q" = n"[Q]; ...; Q(m) = n(m)[Q]. Se a comparação for realizada experimentalmente, serão necessários apenas m experimentos (em vez de C m 2), e a comparação dos tamanhos Q", Q", ... , Q (m) entre si pode ser realizada apenas por cálculos como

onde n (i) / n (j) são números abstratos.

Igualdade de tipo

é chamada de equação básica de medição, onde n [Q] é o valor do tamanho do PV (abreviado como o valor do PV). O valor PV é um número nomeado, composto pelo valor numérico do tamanho do PV (abreviado como o valor numérico do PV) e o nome da unidade PV. Por exemplo, com n = 3,8 e [Q] = 1 grama, o tamanho da massa Q = n [Q] = 3,8 gramas, com n = 0,7 e [Q] = 1 ampère, o tamanho da força atual Q = n [Q] = 0,7 amperes. Normalmente, em vez de “o tamanho da massa é de 3,8 gramas”, “o tamanho da corrente é de 0,7 amperes”, etc., eles dizem e escrevem mais brevemente: “a massa é de 3,8 gramas”, “a corrente é de 0,7 amperes " etc

As dimensões do PV são mais frequentemente encontradas como resultado de sua medição. A medição do tamanho do PV (abreviado como a medição do PV) consiste no fato de que por experiência, usando meios técnicos especiais, o valor do PV é encontrado e a proximidade desse valor com o valor que reflete idealmente o tamanho deste PV é estimado. O valor de PV encontrado desta forma será denominado nominal.

A mesma dimensão Q pode ser expressa valores diferentes com diferentes valores numéricos dependendo da escolha da unidade PV (Q = 2 horas = 120 minutos = 7200 segundos = = 1/12 dias). Se tomarmos duas unidades diferentes e , podemos escrever Q = n 1 e Q = n 2, de onde

n 1 / n 2 \u003d /,

ou seja, os valores numéricos do PV são inversamente proporcionais às suas unidades.

Do fato de o tamanho do PV não depender de sua unidade escolhida, segue-se a condição para a inequívoco das medições, que consiste no fato de que a razão de dois valores de um determinado PV não deve depender de quais unidades foram usado na medição. Por exemplo, a relação entre as velocidades de um carro e um trem não depende se essas velocidades são expressas em quilômetros por hora ou metros por segundo. Esta condição, que à primeira vista parece indiscutível, infelizmente ainda não pode ser atendida ao medir alguns PVs (dureza, fotossensibilidade, etc.).

1. PARTE TEÓRICA

1.1 O conceito de grandeza física

Objetos de peso do mundo circundante são caracterizados por suas propriedades. Propriedade é uma categoria filosófica que expressa um lado de um objeto (fenômeno, processo) que determina sua diferença ou semelhança com outros objetos (fenômenos, processos) e é encontrado em sua relação com eles. A propriedade é uma categoria de qualidade. Para uma descrição quantitativa de várias propriedades de processos e corpos físicos, o conceito de quantidade é introduzido. Um valor é uma propriedade de algo que pode ser distinguido de outras propriedades e avaliado de uma forma ou de outra, inclusive quantitativamente. O valor não existe por si só, ele ocorre apenas na medida em que existe um objeto com propriedades expressas por esse valor.

Uma análise dos valores nos permite dividi-los (Fig. 1) em dois tipos: os valores da forma material (real) e os valores dos modelos ideais da realidade (ideal), que estão relacionados principalmente à matemática e são uma generalização (modelo) de conceitos reais específicos.

As quantidades reais, por sua vez, são divididas em físicas e não físicas. Uma quantidade física no caso mais geral pode ser definida como uma quantidade inerente a objetos materiais (processos, fenômenos) estudados nas ciências naturais (física, química) e técnicas. Quantidades não físicas devem incluir quantidades inerentes às ciências sociais (não físicas) - filosofia, sociologia, economia, etc.

Arroz. 1. Classificação das quantidades.

O documento RMG 29-99 interpreta uma quantidade física como uma das propriedades de um objeto físico, que é qualitativamente comum a muitos objetos físicos, mas quantitativamente individual para cada um deles. Individualidade em termos quantitativos é entendida no sentido de que uma propriedade pode ser para um objeto um certo número de vezes mais ou menos do que para outro.

É conveniente dividir as quantidades físicas em mensuráveis ​​e estimadas. Os FIs medidos podem ser expressos quantitativamente como um certo número de unidades de medida estabelecidas. A possibilidade de introduzir e usar tais unidades é um importante diferencial do PV medido. Quantidades físicas para as quais, por uma razão ou outra, uma unidade de medida não pode ser introduzida, podem apenas ser estimadas. A avaliação é entendida como a operação de atribuição de um determinado número a um determinado valor, realizada de acordo com regras estabelecidas. A avaliação do valor é realizada por meio de escalas. Uma escala de magnitude é um conjunto ordenado de valores de magnitude que serve como base inicial para medir uma determinada magnitude.

Quantidades não físicas, para as quais uma unidade de medida não pode, em princípio, ser introduzida, podem apenas ser estimadas. Deve-se notar que a estimativa de grandezas não físicas não está incluída nas tarefas da metrologia teórica.

Para um estudo mais detalhado de PV, é necessário classificar, para identificar as características metrológicas gerais de seus grupos individuais. As classificações possíveis de FI mostram-se no figo. 2.

De acordo com os tipos de fenômenos, os PVs são divididos em:

Real, ou seja quantidades que descrevem as propriedades físicas e físico-químicas de substâncias, materiais e produtos deles derivados. Este grupo inclui massa, densidade, resistência elétrica, capacitância, indutância, etc. Às vezes, esses PVs são chamados de passivos. Para medi-los, é necessário usar uma fonte de energia auxiliar, com a ajuda da qual é formado um sinal de medição de informações. Neste caso, os PV passivos são convertidos em ativos, que são medidos;

Energia, ou seja quantidades que descrevem as características energéticas dos processos de transformação, transmissão e uso de energia. Estes incluem corrente, tensão, potência, energia. Essas grandezas são chamadas ativas.

Eles podem ser convertidos em sinais de informação de medição sem o uso de fontes auxiliares de energia;

Caracterizando o curso dos processos no tempo, Este grupo inclui tipo diferente características espectrais, funções de correlação e outros parâmetros.

Em 1875, o Bureau Internacional de Pesos e Medidas foi fundado pela Conferência Métrica; seu objetivo era criar um sistema de medição unificado que seria usado em todo o mundo. Decidiu-se tomar como base o sistema métrico, que surgiu durante a Revolução Francesa e era baseado no metro e no quilograma. Posteriormente, foram aprovados os padrões do metro e do quilograma. Com o tempo, o sistema de unidades de medida evoluiu, passando a contar com sete unidades básicas de medida. Em 1960, esse sistema de unidades recebeu o nome moderno de Sistema Internacional de Unidades (sistema SI) (Systeme Internatinal d "Unites (SI)). O sistema SI não é estático, ele se desenvolve de acordo com os requisitos atualmente impostos às medições em ciência e tecnologia.

Unidades básicas de medida do Sistema Internacional de Unidades

A definição de todas as unidades auxiliares no sistema SI é baseada em sete unidades básicas de medida. As principais grandezas físicas do Sistema Internacional de Unidades (SI) são: comprimento ($l$); massa ($m$); tempo($t$); intensidade da corrente elétrica ($I$); Temperatura Kelvin (temperatura termodinâmica) ($T$); quantidade de substância ($\nu $); intensidade luminosa ($I_v$).

As unidades básicas no sistema SI são as unidades das grandezas acima:

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

Padrões das principais unidades de medida no SI

Aqui estão as definições dos padrões das principais unidades de medida como é feito no sistema SI.

Por metro (m)é chamado de comprimento do caminho que a luz percorre no vácuo em um tempo igual a $\frac(1)(299792458)$ s.

Padrão de massa para SIé um peso na forma de um cilindro reto, com altura e diâmetro de 39 mm, constituído por uma liga de platina e irídio pesando 1 kg.

Um segundo (s) chamado intervalo de tempo, que é igual a 9192631779 períodos de radiação, que corresponde à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio (133).

Um ampere (A)- esta é a força da corrente que passa em dois condutores retos, infinitamente finos e longos localizados a uma distância de 1 metro, localizados no vácuo gerando força Ampère (a força de interação dos condutores) igual a $2\cdot (10)^ (-7)H$ por cada metro do condutor .

Um kelvin (K)é a temperatura termodinâmica igual a $\frac(1)(273,16)$ da temperatura do ponto triplo da água.

Um mol (mol)- esta é a quantidade de uma substância na qual existem tantos átomos quanto existem em 0,012 kg de carbono (12).

Uma candela (cd)é igual à intensidade da luz emitida por uma fonte monocromática com uma frequência de $540\cdot (10)^(12)$Hz com uma força de energia na direção da radiação $\frac(1)(683)\frac(W )(sr).$

A ciência está se desenvolvendo, os equipamentos de medição estão sendo aprimorados, as definições de unidades de medida estão sendo revisadas. Quanto maior a precisão das medições, maiores são os requisitos para a definição de unidades de medida.

quantidades derivadas SI

Todas as outras quantidades são consideradas no sistema SI como derivadas das principais. As unidades de medida das grandezas derivadas são definidas como o resultado do produto (levando em conta o grau) das principais. Vamos dar exemplos de quantidades derivadas e suas unidades no sistema SI.

Existem também quantidades adimensionais no sistema SI, por exemplo, o coeficiente de reflexão ou a permissividade relativa. Essas grandezas têm dimensão unitária.

O sistema SI inclui unidades derivadas com nomes especiais. Esses nomes são formas compactas para representar combinações de quantidades básicas. Vamos dar exemplos de unidades do sistema SI que possuem nomes próprios (Tabela 2).

Cada quantidade no sistema SI tem apenas uma unidade de medida, mas a mesma unidade de medida pode ser usada para diferentes quantidades. Joule é uma unidade de medida para a quantidade de calor e trabalho.

Sistema SI, unidades de medida múltiplos e submúltiplos

O Sistema Internacional de Unidades possui um conjunto de prefixos para unidades de medida que são utilizados caso os valores numéricos das grandezas em questão sejam significativamente maiores ou menores que a unidade do sistema, que é utilizada sem prefixo. Esses prefixos são usados ​​com qualquer unidade de medida, no sistema SI eles são decimais.

Damos exemplos de tais prefixos (Tabela 3).

Ao escrever, o prefixo e o nome da unidade são escritos juntos, de modo que o prefixo e a unidade de medida formem um único símbolo.

Observe que a unidade de massa do SI (quilograma) historicamente já possui um prefixo. Múltiplos e submúltiplos decimais do quilograma são obtidos adicionando o prefixo ao grama.

Unidades fora do sistema

O sistema SI é universal e é conveniente na comunicação internacional. Quase todas as unidades não pertencentes ao SI podem ser definidas usando termos do SI. O uso do sistema SI é preferido na educação científica. No entanto, existem algumas quantidades que não estão incluídas no SI, mas são amplamente utilizadas. Assim, unidades de tempo como minutos, horas, dias fazem parte da cultura. Algumas unidades são usadas por razões históricas. Ao usar unidades que não pertencem ao sistema SI, é necessário indicar como elas são convertidas para unidades SI. Um exemplo de unidades é mostrado na Tabela 4.