Международная система единиц

Единица измерения должна быть установлена для каждой из физических величин, при этом необходимо учитывать, что многие физические величины связаны между собой определенными зависимостями. Поэтому лишь часть физических величин и их единиц могут определять независимо от других. Такие величины называют основными. Остальные физические величины определяют с использованием физических законов и зависимостей через основные.

Совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц физических величин. Единица основной физической величины является основной единицей системы. Международная система единиц (система СИ; SI — от франц. Systeme International — The International System of Units) была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г.

К основным характеристикам системы СИ следует отнести:

• универсальность, т.е. охват всех областей науки и техники;

• унификация всех областей и видов измерений;

• возможность воспроизведения единиц с высокой точностью

• в соответствии с их определением с наименьшей погрешностью;

• упрощение записи формул и уменьшение числа допускаемых

единиц;

• единая система образования кратных и дольных единиц, имею

• щих собственные наименования.

В основу системы СИ положены семь основных и две дополнительные физические единицы. Основные единицы: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и канделла (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Единицы Международной системы СИ

Величина	Единица
Наименование	Размерность	Наименование	Обозначение
			международное	русское
Основные единицы
Длина	L	метр	m	м
Масса	М	килограмм	kg	кг
Время	Т	секунда	s	с
Сила электрического тока	I	ампер	А	А
Температура	θ	кельвин	К	К
Количество вещества	N	моль	mol	моль
Сила света	J	канделла	cd	кд
Дополнительные единицы
Плоский угол	-	радиан	rad	рад
Телесный угол	-	стерадиан	sr	ср

Метр равен расстоянию, проходимому светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Килограмм — единица массы, определяемая как масса международного прототипа килограмма, представляющего цилиндр из сплава платины и иридия.

Секунда равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего энергетическому переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133.

Ампер — сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывал бы силу взаимодействия, равную 2-10 ^-7 Н (ньютон) на каждом участке проводника длиной 1 м.

Кельвин — единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды, т.е. температуры, при которой три фазы воды — парообразная, жидкая и твердая — находятся в динамическом равновесии.

Моль — количество вещества, содержащей столько структур­ных элементов, сколько содержится в углероде-12 массой 0,012 кг.

Канделла — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*10¹² Гц, чья энергетическая сила излучения в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср (ср — стерадиан).

Дополнительные единицы системы СИ предназначены и используются для образования единиц угловой скорости, углового ускорения. К дополнительным физическим величинам системы СИ относят плоский и телесный углы.

Радиан (рад) — угол между двумя радиусами окружности, длина дуги которой равна этому радиусу. В практических случаях часто используют такие единицы измерения угловых величин:

градус — 1° = 2π/360 рад = 0,017453 рад;

минута— 1' = 1°/60 - 2,9088х10^-4 рад;

секунда— 1" = 1'/60 = 1°/3600 = 4,8481x10^-6 рад;

радиан — 1 рад - 57°17'45" = 57,2961° = (3,4378 x10³)' = (2,0627x10⁵)".

Стерадиан (ср) — телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на ее поверхности площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Измеряют телесные углы с помощью плоских углов и расчета по формуле:

α = 2π[l-cos(φ/2)], (1.1)

где α — телесный угол, (φ — плоский угол при вершине конуса, образованного внутри сферы данным телесным углом.

Производные единицы системы СИ образуют из основных и дополнительных единиц. Производные единицы бывают когерентными и некогерентными. Когерентной называют производную единицу величины, связанную с другими единицами системы уравнением, в котором числовой множитель — единица (например, скорость v равномерного прямолинейного движения связана с длиной пути ℓ и временем t соотношением v = ℓ /t ). Остальные

производные единицы — некогерентные. В табл. 1.2 приведены основные производные единицы.

Таблица 1.2. Производные единицы СИ

Величина	Единица
Наименование	Размерность	Наименование	Обозначение
			международное	русское
Частота	T^-^1	герц	Hz	Гц
Энергия, работа, количество теплоты	L^2М T^-2	джоуль	J	Дж
Сила, вес	LMT^-2	ньютон	N	Н
Мощность, поток энергии	L^2М T^-3	ватт	W	Вт
Количество электричества	TI	кулон	С	Кл
Электрическое напряжение, электродвижущая сила (ЭДС), потенциал	L^2М T^-3I^-1	вольт	V	В
Электрическая емкость	L^-^2М^-1 T^4I^2	фарад	F	Ф
Электрическое сопротивление	L^2М T^-3I^-2	ом	Ω	Ом
Электрическая проводимость	L^-^2М^-1 T^3I^2	сименс	S	См
Магнитная индукция	М T^-2I^-1	тесла	T	Тл
Поток магнитной индукции	L^2М T^-2I^-1	вебер	Wb	Вб
Индуктивность, взаимная индуктивность	L^2М T^-2I^-2	генри	H	Гн

Среди получивших широкое распространение внесистемных единиц отметим киловатт-час, ампер-час, градус Цельсия, и т.д.

Сокращенные обозначения единиц, как международных, так и русских, названных в честь великих ученых, пишутся с заглавных букв; например ампер — А; ом — Ом; вольт — В; фарад — Ф (часто используют не регламентируемый термин — фарада). Для сравнения: метр — м, секунда — с, килограмм — кг.

Применение целых единиц не всегда удобно, так как в результате измерений получаются большие или малые их значения. Поэтому в системе СИ установлены ее десятичные кратные и дольные единицы, которые образуются с помощью множителей. Кратные и дольные единицы величин пишутся слитно с наименованием основной или производной единицы, например: километр (км), милливольт (мВ), мегагерц (МГц), наносекунда (нс).

Кратная единица физической величины — единица, большая в целое число раз системной, например килогерц (10 Гц). Долъная единица физической величины — единица, меньшая в целое число раз системной, например, микрогенри (10-6 Гн).

Наименования кратных и дольных единиц системы СИ содержат ряд приставок, соответствующих множителям (табл. 1.3).

Таблица 13. Множители и приставки для образования

Дата добавления: 2015-10-24