« poprzedni punkt | następny punkt » |
Przy opisie i badaniu zjawisk z dziedziny elektryczności i magnetyzmu, które są zasadniczymi zjawiskami fizycznymi w elektronice, będziemy posługiwali się wielkościami fizycznymi i podawali jednostki miar tych wielkości.
Definicja 1.1. Wielkością fizyczną nazywamy cechę zjawiska fizycznego lub właściwość ciała, którą można zmierzyć.
Przykładami wielkości fizycznej są: napięcie elektryczne, prąd elektryczny, ładunek elektryczny, strumień magnetyczne, temperatura, prędkość poruszającego się ciała, siła, czas.
Definicja 1.2. Zbiór wielkości fizycznych obejmujący wszystkie lub niektóre dziedziny fizyki nazywamy układem wielkości.
Można zatem ograniczyć się do wielkości występujących w elektryczności i magnetyzmie i mówić o zbiorze wielkości stosowanych w elektronice, a inne wykorzystywać wyłącznie w przypadkach koniecznych i niezbędnych. W układzie wielkości wyróżnia się tzw. wielkości podstawowe (czasem również wielkości uzupełniające) oraz wielkości pochodne.
Definicja 1.3. Wielkością podstawową nazywamy wielkość, która jest umownie przyjęta jako niezależna od pozostałych wielkości układu.
Definicja 1.4. Wielkością pochodną nazywamy wielkość, która jest określona w zależności od wielkości podstawowych.
Wielkości podstawowe stanowią taki najmniej liczny zbiór wielkości na podstawie, których można z definiować wszystkie pozostałe wielkości pochodne.
Każda wielkość fizyczna skalarna jest wyrażana za pomocą wartości liczbowej i jednostki. Aby określić wielkość skalarną np. zmierzyć prąd elektryczny - I, musimy znać jednostkę miary tej wielkości, którą jest 1 amper (1 A) i porównać wielkość mierzoną z tą jednostką. Jeżeli przyrząd do pomiaru prądu (amperomierz) wskaże wartość 2,5 a jest on wyskalowany w amperach, to poszukiwana wielkość fizyczna prąd I = 2,5 A.
Definicja 1.5. Jednostką miary wielkości fizycznej nazywamy wartość danej wielkości fizycznej, której umownie przyporządkowujemy wartość liczbowa równą jedności.
Wartość liczbowa informuje ile razy wielkość mierzona jest większa od jednostki miary tej wielkości (w powyższym przykładzie 2,5 razy). Jednostki miar wielkości fizycznych można podzielić na: jednostki podstawowe i jednostki pochodne.
Definicja 1.6. Jednostka podstawową nazywamy jednostkę wielkości podstawowej, a jednostka pochodną jednostkę wielkości pochodnej.
Obowiązującym w Polsce układem jednostek jest, od 21 grudnia 1966 r., Międzynarodowy Układ Jednostek Miar w skrócie układ SI. W układzie tym mamy siedem jednostek podstawowych, dwie jednostki uzupełniające oraz grupy jednostek pochodnych utworzonych na podstawie jednostek podstawowych i uzupełniających dla takich działów fizyki jak: mechanika, ciepło, elektryczność i magnetyzm, optyka, akustyka i innych. Zaletą układu SI jest to, że każdej wielkości fizycznej odpowiada tylko jedna jednostka.
Wielkościami podstawowymi i ich jednostkami w układzie SI są:
Wielkościami uzupełniającymi są:
Przykładem jednostki pochodnej jest jednostka ładunku elektrycznego 1 kulomb (1 C). Jednostka ta jest iloczynem jednostki prądu elektrycznego 1 ampera (1 A) i jednostki czasu 1 sekundy (1 s).
Zatem 1 C = 1 A s.
Nie wszystkie jednostki są użyteczne w praktycznych zastosowaniach. Jedne z nich są za duże, a drugie za małe. Dlatego do tworzenia dziesiętnych wielokrotności i podwielokrotności jednostek miar używa się przedrostków, odpowiadających odpowiednim mnożnikom:
tera oznaczenie: T - 1012 | piko oznaczenie: p - 10-12 | |
giga oznaczenie: G - 109 | nano oznaczenie: n - 10-9 | |
mega oznaczenie: M - 106 | mikro oznaczenie: m - 10-6 | |
kilo oznaczenie: k - 103 | mili oznaczenie: m - 10-3 | |
hekto oznaczenie: h - 102 | centy oznaczenie: c - 10-2 | |
deka oznaczenie: dk - 10 | decy oznaczenie: d - 10-1 |
Przykładowo: jeśli jednostka układu SI jest zbyt duża, można ją wyrazić za pomocą jednostki mniejszej np.: jeden miliamper 1 mA = 10-3 A, lub jeden mikrofarad 1 mF = 10-6 F; natomiast jeśli jest zbyt mała, za pomocą jednostki większej np.: jeden megawat 1 MW = 106 W, lub jeden gigaherc 1 GHz = 109 Hz.
« poprzedni punkt | następny punkt » |