Сила тока это физическая величина: СИЛА ТОКА — это… Что такое СИЛА ТОКА?

Сила тока — это физическая величина, которая характеризует быстроту переноса электрического заряда через поперечное сечение проводника.

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА.

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА. Постоянный электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Подробнее

U а) 2 А, б) 5 А, в) 10 А

Тест по электротехнике. Вариант 1. 1.Какие приборы изображены на схеме? а) электрическая лампочка и резистор; б) электрическая лампочка и плавкий предохранитель; в) источник электрического тока и резистор.

Подробнее

/ /12

1. Задание 14 1428 Вариант 3580611 Резистор 1 с электрическим сопротивлением 3 Ом и резистор 2 с электрическим сопротивлением 6 Ом включены последовательно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение

Подробнее

E — нормальный элемент Вестона.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-7: ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Студент группа Допуск Выполнение Защита Цель работы: ознакомление с методами компенсации и применение

Подробнее

Лекция 4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 1

Лекция 4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Характеристики тока. Сила и плотность тока. Падение потенциала вдоль проводника с током. Всякое упорядоченное движение зарядов называется электрическим током. Носителями

Подробнее

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФОРМУЛЫ

На рисунке показана цепь постоянного тока. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (

Подробнее

Задания 15 по физике.

Задания 15 по физике 1. Электрическая цепь состоит из источника постоянного напряжения с ЭДС = 40 В и внутренним сопротивлением r=2 Ом, резистора с переменным сопротивлением и амперметра. На каком из приведенных

Подробнее

Законы Ома для замкнутой цепи.

ГБОУ НПО Профессиональный лицей 6, г. Оха, Сахалинская обл. Законы Ома для замкнутой цепи. Урок получения и применения знания, I курс. О.Г. РОДИОНОВА Ключевые слова: Урок объяснения нового материала с

Подробнее

Законы постоянного тока

Законы постоянного тока Проводники в электростатическом поле E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Проводники в электростатическом поле Нейтральный проводник, внесенный в электростатическое поле,

Подробнее

Глава 9 Постоянный электрический ток 75

Глава 9 Постоянный электрический ток 75 Электрический ток, сила и плотность тока Электродинамика это раздел электричества, в котором рассматриваются процессы и явления, обусловленные движением электрических

Подробнее

ЭДС.

Закон Ома для полной цепи

И. В. Яковлев Материалы по физике MthUs.ru ЭДС. Закон Ома для полной цепи Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.

Подробнее

Постоянный электрический ток

Постоянный электрический ток Основные определения Электрический ток упорядоченное движение электрических зарядов (носители тока) под действием сил электрического поля. В металлах носителями тока являются

Подробнее

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Причины возникновения электрического тока Заряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но еще и электрического тока. В этих двух явлениях, есть

Подробнее

I. Требования к уровню подготовки учащихся

I. Требования к уровню подготовки учащихся Учащиеся должны знать: Понятия: внутренняя энергия, теплопередача, теплообмен, количество теплоты, удельная теплоемкость, удельная теплота сгорания топлива, температура

Подробнее

Часть I.Расчёт сопротивлений

Фонд «Талант и успех». Образовательный центр «Сириус». Направление «Наука». прельская физическая смена. 207 год. Часть I.Расчёт сопротивлений Закон Ома. Сопротивление. Последовательное и параллельное соединение.симметричные

Подробнее

Вопросы для экзамена по физике. 8 класс.

Вопросы для экзамена по физике. 8 класс. 1. Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии. Объяснение изменения внутренней энергии на основе представления о молекулярном строении вещества. 2.

Подробнее

Постоянный электрический ток

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Постоянный электрический ток Темы кодификатора ЕГЭ: постоянный электрический ток, сила тока, напряжение. Электрический ток обеспечивает комфортом жизнь современного

Подробнее

Постоянный электрический ток

1 Постоянный электрический ток Справочные сведения. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ТОКА Пусть через некоторую поверхность, площадь которой S, перпендикулярно ей, за время проходит заряд q. Тогда силой тока называется

Подробнее

Отложенные задания (69)

Отложенные задания (69) Общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, равно 9 Ом. Сопротивления резисторов R 1 и R 2 равны. Чему равно сопротивление каждого резистора? 1) 81 Ом 2) 18 Ом 3)

Подробнее

7. Закон Ома для замкнутой цепи

Постоянный электрический ток 21 ЗА ДА ЧИ 1. Найдите сопротивление Rаь если R 1 = 12 Ом, R 2 = 20 Ом, R 3 = 30 Ом (рис. 18). 2. Найдите Rаь если R 1 = 12 Ом ; ~= 18 Ом ; Яз = 5 Ом ; R 4 = 10 Ом (рис. 19).

Подробнее

Банк заданий по физике 11 класс

Банк заданий по физике 11 класс ЭЛЕКТРОДИНМИК Электрическое поле 1 Во сколько раз уменьшится энергия электростатического поля конденсатора, если напряжение на его окладках уменьшить в 2,5 раза? 2 Два неподвижных

Подробнее

Планируемые результаты

Обучающимся необходимо: Планируемые результаты знать: -понятия: температура, внутренняя энергия, количество теплоты, теплопередача, удельная теплоемкость, удельная теплота плавления, удельная теплота сгорания

Подробнее

ee m 2 ρ 2 2m U R x = R A. (5) I

Методические указания к выполнению лабораторной работы. 1.7 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Аникин А.И., Фролова Л.Н. Электрическое сопротивление металлов: Методические указания к выполнению лабораторной

Подробнее

ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ

ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ Зависимость плотности тока от скорости дрейфа свободных зарядов. Плотностью тока называется вектор, определяемый соотношением Рис. 1 где сила тока на участке, площадь

Подробнее

Сила тока. Амперметр — урок. Физика, 8 класс.

В процессе своего движения вдоль проводника заряженные частицы (в металлах это электроны) переносят некоторый заряд. Чем больше заряженных частиц, чем быстрее они движутся, тем больший заряд будет ими перенесён за одно и то же время. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду, определяет силу тока в цепи.

Сила тока \((I)\) — скалярная величина, равная отношению заряда (\(q\)), прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени (\(t\)), в течение которого шёл ток.

I=qt, где \(I\) — сила тока, \(q\) — заряд, \(t\) — время.

Единица измерения силы тока в системе СИ — \([I] = 1 A\) (ампер).

В 1948 г. было предложено в основу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия двух проводников с током:

при прохождении тока по двум параллельным проводникам в одном направлении проводники притягиваются, а при прохождении тока по этим же проводникам в противоположных направлениях — отталкиваются.

За единицу силы тока \(1 A\) принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной \(1\) м, расположенные на расстоянии \(1\) м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой \(0,0000002\)\(H\).

Единица силы тока называется ампером (\(A\)) в честь французского учёного А.М. Ампера.

Андре-Мари Ампер

(1775 — 1836)

А.М. Ампер ввёл такие термины, как электростатика, электродинамика, соленоид, ЭДС, напряжение, гальванометр, электрический ток и т. д.

Ампер — довольно большая сила тока. Например, в электрической сети квартиры через включённую \(100\) Вт лампочку накаливания проходит ток с силой, приблизительно равной \(0,5A\). Ток в электрическом обогревателе может достигать \(10A\), а для работы карманного микрокалькулятора достаточно \(0,001A\).

Помимо ампера на практике часто применяются и другие (кратные и дольные) единицы силы тока, например, миллиампер (мА) и микроампер (мкА):
\(1 мA = 0,001 A\), \(1 мкA = 0,000001 A\), \(1 кA =1000 A\).
То есть \(1 A = 1000 мA\), \(1 A = 1000000 мкA\), \(1 A = 0,001 кA\).

Если электроны перемещаются в одном направлении, т.е. — от одного полюса источника тока к другому, то такой ток называют постоянным.

Переменным называется ток, сила и направление которого периодически изменяются.

В бытовых электросетях используют переменный ток напряжением \(220\) В и частотой \(50\) Гц. Это означает, что ток за \(1\) секунду \(50\) раз движется в одном направлении и \(50\) раз — в другом. У многих приборов имеется блок питания, который преобразует переменный ток в постоянный (у телевизора, компьютера и т.д.).

Силу тока измеряют амперметром. В электрической цепи он обозначается так:

Обрати внимание!

Амперметр включают в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить. Амперметр нельзя подсоединять к источнику тока, если в цепь не подключён потребитель!

Измеряемая сила тока не должна превышать максимально допустимую силу тока для измерения амперметром. Поэтому существуют различные амперметры.

Микроамперметр

Миллиамперметр

Амперметр

Килоамперметр

Обрати внимание!

Различают амперметры для измерения силы постоянного тока и силы переменного тока.

Их можно различить по обозначениям:

  • «~» означает, что амперметр предназначен для измерения силы переменного тока;
  • «—» означает, что амперметр предназначен для измерения силы постоянного тока.

Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («\(+\)» и «\(-\)»), то это прибор для измерения постоянного тока.

Иногда используют буквы \(AC/DC\). В переводе с английского \(AC\) (alternating current) — переменный ток, а \(DC\) (direct current) — постоянный ток.

Для измерения силы постоянного тока

Для измерения силы переменного тока

Для измерения силы тока можно использовать и мультиметр. Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

Обрати внимание!

Включая амперметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность (см. рисунок): провод, который идёт от положительного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «+»; провод, который идёт от отрицательного полюса источника тока, нужно соединять с клеммой амперметра со знаком «-».

Если полярность на источнике тока не указана, следует помнить, что длинная линия соответствует плюсу, а короткая — минусу.

В цепь переменного тока включается амперметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

Обрати внимание!

В цепи, состоящей из источника тока и ряда проводников, соединённых так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участках одинакова.

Это видно из опыта, изображённого на рисунке.

Обрати внимание!

Безопасным для организма человека можно считать переменный ток силой не выше \(0,05 A\), ток силой более \(0,05 — 0,1 A\) опасен и может вызвать смертельный исход.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://class-fizika.narod.ru/8_28.htm
http://school.xvatit.com/index.php?title=%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0
http://physics.kgsu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=217&Itemid=72

http://kamenskih3. narod.ru/untitled74.htm

Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с. Обозначается она буквой I

8
«а» класс
1 группа

СИЛА
ТОКА

Что
понимают под силой тока?

Вспомним, что электрический ток – это
упорядоченное движение заряженных
частиц. Движение электрического тока
в проводнике чаще всего сравнивается
с движением воды по трубопроводу. Для
того, чтобы охарактеризовать течение
воды, обычно говорят следующее: некоторая
масса воды протекает через сечение
трубы с определенной скоростью за
конкретный период времени. То же самое
можно говорить и об электрическом токе.
Обратимся к рисунку 1. Ha нем выделено
поперечное сечение проводника, через
которое проходят заряженные частицы
при наличии в проводнике электрического
тока. Как мы помним, в металлах этими
частицами являются свободные электроны,
в жидкостях — ионы. В процессе своего
движения вдоль проводника они переносят
некоторый заряд. Чем больше заряженных
частиц и чем быстрее они движутся, тем
больший заряд будет ими перенесен за
одно и то же время.

Рис. 1

Силой
тока называется физическая величина,
показывающая, какой заряд проходит
через поперечное сечение проводника
за 1 с. Обозначается она буквой
I.
Итак,
чтобы найти силу тока I,
надо электрический заряд q,
прошедший через поперечное сечение
проводника за время t,
разделить на это время:

В 1948 г. на Международной конференции
было предложено в основу определения
единицы силы тока положить явление
взаимодействия двух проводников с
током. С этим явлением поможет ознакомиться
опыт:
На рисунке 2 показано, как при
прохождении тока по двум параллельным
проводникам в одном направлении
проводники притягиваются, а при
прохождении тока по этим же проводникам
в противоположных направлениях
отталкиваются. Силу взаимодействия
проводников с током можно измерить.
Кроме силы тока, она зависит еще от длины
проводников, а также расстояния между
ними и среды, в которой они находятся.

а)

б)

Рис. 2

Чтобы
ввести единицу силы тока, нужно соблюдать
требования. Проводники должны быть
тонкими, очень длинными и находиться в
вакууме на расстоянии 1 м друг от друга.
За
единицу силы тока принимают силу тока,
при которой отрезки двух параллельных
проводников длиной 1 м взаимодействуют
с силой 2*10-7
Н (0,0000002 Н).

Эту
единицу силы тока называют ампером (А).
Она названа в честь французского ученого
Андре Ампера.

Ампер
Андре Мари
(1775-1836)

Если
сила тока
I

известна, то можно найти заряд q,
проходящий через сечение проводника
за время t.
Для этого надо силу тока умножить на
время:

q=It.

Полученное
выражение позволяет определить единицу
электрического заряда — кулон (Кл):
1 кулон = 1
ампер * 1 секунду,
1Кл=1А*1с= 1А*с.

1
Кл — это заряд, который проходит за 1 с
через поперечное сечение проводника
при силе тока 1 А.
За
единицу электрического заряда принимают
электрический заряд, проходящий через
поперечное сечение проводника при силе
тока 1 А за время 1 с.
Электрический
заряд — это то же, что и количество
электричества.

Амперметр.
Измерение силы тока.

Силу
тока в цепи измеряют прибором, который
называется амперметр. Само слово
«амперметр» состоит из двух слов. «Ампер»
– это единица измерения силы тока, а
«метрио» означает «мерить», поэтому
прибор мы называем измерителем ампера,
измерителем силы тока (рис. 5, а). На шкале
амперметра ставят букву А. На схемах
данный прибор изображают кружком с
буквой А (рис. 5, б).

а)
б)

Рис
5

При
измерении силы тока амперметр включают
в цепь последовательно с тем прибором,
силу тока в котором нужно измерить.
У каждой клеммы прибора стоит свой знак:
«+» или «-». Клемму со знаком «+» нужно
обязательно соединить с проводом, идущим
от положительного полюса источника
тока. А клемму со знаком «-» — с проводом,
идущим от отрицательного источника
тока.
В цепи, состоящей из источника
тока и ряда проводников, соединенных
последовательно, сила
тока во всех участках цепи одинакова.
Это
следует из того, что заряд, проходящий
через поперечное сечение проводников
цепи за 1 с, одинаков. Когда в цепи
существует ток, то заряд нигде не
накапливается, как нигде в отдельных
частях трубы не собирается вода, когда
течет по ней.
Чтобы убедиться в нашем
утверждении, проделаем практическую
работу:
Будем включать амперметр в
различные участки электрической цепи,
состоящей из источника тока, ламп, ключа
и амперметра, и следить за показаниями
прибора.
/watch?feature=player_embedded&v=YlLZt2yhUWw
Из проделанной работы можно сделать
вывод, что сила
тока во всех участках цепи одинакова.

Важно
помнить,
что тело человека является проводником
электрического тока. Самым опасным в
данном случае параметром является
именно сила тока, а не напряжение, как
думают многие. Ток, пропущенный через
организм человека или животного,
производит негативное для здоровья
воздействие (рис. 7):

Рис. 7

Литература
и источники:
Перышкин А.В. Физика. 8
кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений.
– М.: Дрофа,
2011.
/opredeleniya-po-fizike/68-sila-toka.html
/ru/school/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/sila-toka-edinicy-sily-toka

Сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δ q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δ t, к этому интервалу времени: Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо

Сила
тока. Закон Ома.

I
уровень.

Если в
цепи устанавливается электрический
ток, то это означает, что через поперечное
сечение проводника все время переносится
электрический заряд. Заряд,
перенесенный в единицу времени, служит
основной количественной характеристикой
тока, называемой
 силой
тока
.

Сила
тока
 I  скалярная
физическая величина, равная отношению
заряда Δ
q,
переносимого через поперечное сечение
проводника за интервал времени Δ
t,
к этому интервалу времени:

Для
возникновения и существования постоянного
электрического
тока 
в
веществе необходимо:

  • во-первых,
    наличие
    свободных заряженных частиц
    .
    Если положительные и отрицательные
    заряды связаны друг с другом в атомах
    или молекулах, то их перемещение не
    приведет к появлению электрического
    тока. Но наличия свободных зарядов еще
    недостаточно для возникновения тока.

  • во-вторых, сила,
    действующая на них в определенном
    направлении
    .
    Если эта сила перестанет действовать,
    то упорядоченное движение заряженных
    частиц прекратится из-за электрического
    сопротивления, оказываемого их движению
    ионами кристаллической решетки металлов или
    нейтральными молекулами электролитов.

На
заряженные частицы, как мы знаем,
действует электрическое поле с силой
F=Eq.
Обычно
именно электрическое поле внутри
проводника служит причиной, вызывающей
и поддерживающей упорядоченное движение
заряженных частиц. Только в статическом
случае, когда заряды покоятся, электрическое
поле внутри проводника равно нулю.
Если
внутри
проводника имеется электрическое поле
,
то между концами проводника, существует
разность потенциалов. Когда разность
потенциалов не меняется во времени, в
проводнике устанавливается постоянный
электрический ток.
Вдоль проводника потенциал уменьшается
от максимального значения на одном
конце проводника до минимального на
другом, так как положительный заряд под
действием сил поля перемещается в
сторону убывания потенциала.

  • в-третьих, постоянный
    электрический ток может быть создан
    только в замкнутой
    цепи
    , в
    которой свободные носители заряда
    циркулируют по замкнутым траекториям.
    Электрическое поле в разных точках
    такой цепи неизменно во времени.

Закон Ома для участка
цепи. Сопротивление

Сила тока
в проводнике определяется разностью
потенциалов на его концах. Чем больше
разность потенциалов, тем больше
напряженность электрического поля
в проводнике и,
следовательно, тем большую скорость
направленного движения приобретают
заряженные частицы. Согласно формуле
это означает увеличение силы тока.

Для
каждого проводника — твердого, жидкого
и газообразного — существует определенная
зависимость
силы тока от приложенной разности
потенциалов на концах проводника.

Эту зависимость выражает так
называемая вольт-амперная
характеристика
 проводника.
Ее находят, измеряя силу тока в проводнике
при различных значениях напряжения.
Знание вольт-амперной характеристики
играет большую роль при изучении
электрического тока.
Наиболее
простой вид имеет вольт-амперная
характеристика металлических проводников
и растворов электролитов. Впервые (для
металлов) ее установил немецкий ученый
Георг Ом, поэтому зависимость силы тока
от напряжения носит название закона
Ома.

Разность
потенциалов (напряжение) на концах
проводника равна U=φ1-φ2.
Так как ток направлен слева направо, то
напряженность электрического поля
направлена в ту же сторону и φ1
> φ2.

Закон
Ома
 для
участка цепи:

Сила
тока на участке цепи прямо пропорциональна
приложенному к нему напряжению U и
обратно пропорциональна сопротивлению
этого участка R:

Закон
Ома имеет очень простую форму, но доказать
экспериментально его справедливость
довольно трудно. Дело в том, что разность
потенциалов на участке металлического проводника
даже при большой силе тока мала, так как
мало сопротивление проводника.
Обычный
электрометр непригоден для измерения
столь малых напряжений: его чувствительность
слишком мала. Нужен несравненно более
чувствительный прибор. Вот тогда, измеряя
силу тока амперметром, а напряжение
чувствительным электрометром, можно
убедиться в том, что сила тока прямо
пропорциональна напряжению.
Применение
обычных приборов для измерения напряжения
— вольтметров — основано на использовании
закона Ома. Принцип устройства вольтметра
такой же, как у амперметра. Угол поворота
стрелки прибора пропорционален силе
тока. Сила тока, проходящего по вольтметру,
определяется напряжением между точками
цепи, к которой он подключен. Поэтому,
зная сопротивление вольтметра, можно
по силе тока определить напряжение. На
практике прибор градуируют так, чтобы
он сразу показывал напряжение в вольтах.

Основная
электрическая характеристика проводника
— сопротивление.
От этой величины зависит сила тока в
проводнике при заданном
напряжении. Сопротивление
проводника
представляет
собой как бы меру противодействия
проводника направленному движению
электрических зарядов.
 

Сопротивление
зависит от материала проводника и его
геометрических размеров. Сопротивление
проводника длиной l с
постоянной площадью поперечного
сечения S равно:

где ρ —
величина, зависящая от рода вещества и
его состояния (от температуры в
первую очередь). Величину ρ называют удельным
сопротивлением
 проводника.  Удельное
сопротивление материала численно равно
сопротивлению проводника из этого
материала длиной
 1
м
и
площадью поперечного сечения
 1
м
2
.
Единицу
сопротивления проводника устанавливают
на основе закона Ома и называют ее Омом.
Проводник
имеет сопротивление 1
Ом,
если при разности потенциалов 1
В сила
тока в нем 1
А.
Единицей
удельного сопротивления является 1
Ом•м. Удельное сопротивление металлов
мало. А вот диэлектрики обладают очень
большим удельным сопротивлением. В
справочных таблицах приводятся значения
удельного сопротивления некоторых
веществ.
Закон
Ома для участка цепи определяет силу
тока на участке электрической цепи при
заданном напряжении между его концами
и известном сопротивлении. Он позволяет
рассчитать тепловые, химические и
магнитные действия тока, так как они
зависят от силы тока. Из закона Ома
вытекает, что замыкать обычную
осветительную сеть проводником малого
сопротивления опасно. Сила тока может
оказаться настолько большой, что это
может иметь тяжелые последствия.

II
уровень. Попробуйте ответить.

  1. Чтобы
    получить электрический ток в проводнике,
    надо…

А. Создать электрические заряды.

Б. Создать электри­ческое поле.

В. Разделить электрические заряды.

  1. Сила
    тока в цепи зависит…

А. Только от свойств проводника.

Б. Только от напряжения на концах
проводника.

В. От напряжения и свойств проводника.

Г. От времени, в течение которого идет
ток.

  1. Сопротивление
    проводника…

А. Не зависит от напряжения и силы тока.

Б. Зависит только от силы тока.

В. Зависит только от напряжения.

Г. Зависит от напряжения и силы тока.

  1. Сопротивление
    проводника характеризует…

А. Источник тока.

Б. Свойства проводника.

В. Работу электрического поля по
перемещению заряда.

  1. Закон
    Ома связывает между собой…

А. Силу тока и напряжение.

Б. Силу тока и сопротивление.

В. Напряжение и сопротивление.

Г. Силу тока, напряжение и сопротивление.

  1. Как
    изменится сила тока в цепи, если и
    напряже­ние, и сопротивление уменьшить
    в 3 раза?

А. Увеличится в 9 раз.

Б. Увеличится в 3 раза.

В. Не изменится.

Г. Уменьшится в 3 раза.

Д. Уменьшится в 9 раз.

  1. Как
    изменится сила тока в цепи, если
    напряжение уменьшить в 3 раза, а
    сопротивление увеличить в 3 раза?

А. Увеличится в 9 раз.

Б. Увеличится в 3 раза.

В. Не изменится.

Г. Уменьшится в 3 раза.

Д. Уменьшится в 9 раз.

  1. Как
    изменится сила тока в цепи, если
    напряжение увеличить в 3 раза, а
    сопротивление не менять?

А. Увеличится в 9 раз.

Б. Увеличится в 3 раза.

В. Не изменится.

Г. Уменьшится в 3 раза.

Д. Уменьшится в 9 раз.

  1. Какое
    действие тока используется в
    электролам­пах?

А. Магнитное.

Б. Химическое.

В. Тепловое.

Г. Меха­ническое.

  1. Какое
    действие тока используется в
    аккумулято­рах?

А. Магнитное.

Б. Химическое.

В. Тепловое.

Г. Меха­ническое.

  1. Электрическим
    током называют…

А. Движение электронов по проводнику.

Б. Упорядоченное движение электронов
по проводнику.

В. Упорядоченное движение протонов по
проводнику.

Г. Упорядоченное движение заряженных
частиц.

Д. Движение электрических зарядов по
проводнику.

  1. Под
    действием электрического поля заряженные
    частицы…

А. Перестают двигаться.

Б. Движутся хаотически.

В. Движутся в определенном направлении.

  1. Сила
    тока на участке цепи…

А. Прямо пропорциональна сопротивлению
и обратно пропорциональна напряжению.

Б. Прямо пропорци­ональна напряжению
и обратно пропорциональна сопро­тивлению.

В. Прямо пропорциональна напряжению и
сопротивлению.

Г. Обратно пропорциональна сопротив­лению
и напряжению.

  1. Электродвигатель
    подключен к сети с напряжени­ем 0,48
    кВ и имеет сопротивление 600 Ом. Вычис­лите
    силу тока в электродвигателе.

А. 0,00125 А. В. 288 А. Д. 1,25 А.

Б. 0,8 А. Г. 0,0008 А.

  1. Сила
    тока в нагревательном элементе чайника
    2,5 А, а сопротивление 0,05 кОм. Вычислите
    напряжение на нагревательном элементе
    чайника.

А. 50В. В. 20 В. Д. 12 5 В

Б. 0,125В. Г. 0,05 В. Е. 0,02 В.

  1. Электровентилятор
    имеет сопротивление 0,032 кОм. Каково
    напряжение на вентиляторе, если сила
    то­ка в нем 4 А?

А. 128 В. В. 8 В. Д. 0,008 В.

Б. 125 В. Г. 0,125 В. Е. 0,128 В.

III
уровень. Подсчитайте.

  1. Сопротивление
    алюминиевого провода длиной 0,9 км и
    сечением 10 мм2 равно 2,5 Ом.
    Опреде­лите его удельное сопротивление.

  2. Чему
    равно напряжение на участке цепи, на
    котором совершается работа 800 Дж при
    прохож­дении по участку 50 Кл
    электричества?

  3. Ток
    в электрическом паяльнике 500 мА. Ка­кое
    количество электричества пройдет через
    па­яльник за 2 мин?

  4. Электрический
    утюг включен в сеть с напряже­нием
    220 В. Какова сила тока в нагревательном
    элементе утюга, если сопротивление его
    48,4 Ом?

  5. Какое
    нужно приложить напряжение к про­воднику
    сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в про­воднике
    была сила тока 30 А?

  6. Длина
    провода, подводящего ток к потребите­лю,
    равна 60 м. Какое сечение должен иметь
    медный провод, если при силе протекающего
    по нему тока 160 А потеря напряжения
    составляет 8 В?

  7. Определите
    напряжение на концах стального проводника
    длиной 140 см и площадью попереч­ного
    сечения 0,2 мм2, в котором сила тока
    250 мА.

  8. Дуговой
    фонарь, требующий для своего питания
    напряжение 40 В и силу тока 10 А, включен
    в сеть с напряжением 120 В через реостат,
    изго­товленный из константановой
    проволоки сечени­ем 2 мм2.
    Определить сопротивление реостата и
    длину проволоки, необходимой для его
    изготов­ления.

  9. К
    концам стального проводника длиной 20
    м приложено напряжение 3,6 В. Найти
    среднюю скорость направленного движения
    носителей за­рядов в проводнике, если
    их концентрация 4ּ1028
    м-3.

  10. По
    медному проводнику сечением 0,17 мм2
    про­текает ток силой 0,025 А. Определить,
    какая си­ла действует на отдельные
    электроны со стороны электрического
    поля. Какова напряженность поля в
    алюминиевом проводнике сечением 1,4 мм2
    при силе тока 1А?

IV
уровень. Физика и биология (дополнительно)

  1. Электрическое
    сопротивление человеческого тела
    определяется в основном сопротивлением
    верхнего рогового слоя кожи– эпидермиса.
    Тонка, нежная и особенно покрытая потом
    или увлажненная кожа, а также кожа с
    поврежденным наружным слоем хорошо
    проводит электрический ток. А вот сухая,
    огрубевшая кожа является плохим
    проводником. В зависимости от состояния
    кожы, пути прохождения тока, значения
    электрического сопротивления тела
    человека состоявляют от 9,5 – 10 кОм до
    100 кОм. Электрическое сопротивление от
    ладони одной руки к ладони другой при
    напряжении 220 В составляет 1,6 кОм.
    Определите силу тока во всех указанных
    случаях.

  2. Не
    все значения, полученные вами, используются
    в медицине, хотя вроде бы сопротивление
    позволяет это сделать.

При силе переменного
тока 20-25 мА, частотой 50 Гц затрудняется
дыхание, возникает мгновенная судорога
мышц. При силе тока 90-100 мА возникает
паралич дыхания, а при длительном
воздействии (3с и более) – паралич сердца.

Принимая в расчет
среднее сопротивление тела человека в
3 кОм, определите, при каком напряжение
наступает паралич сердца.

  1. Ткани
    живых организмов весьма разнородны по
    составу. Органические вещества, из
    которых со­стоят плотные части тканей,
    представляют собой диэлектрики. Однако
    жидкости содержат, кроме органических
    коллоидов, растворы электроли­тов и
    поэтому являются относительно хорошими
    проводниками. Наибольшую электропроводность
    имеют спинномозговая жидкость, сыворотка
    кро­ви. Плохими проводниками, которые
    следует от­нести к диэлектрикам,
    являются роговой слой кожи, сухожилия
    и особенно костная ткань без надкостницы.

Удельная электропроводность спинномозго­вой
жидкости равна 1,8 Ом -1 * м -1,
а сыворотки крови 1,4 Ом -1 * м -1.
Определите сопротивление этих материалов,
если представить, что они на­ходятся
в цилиндрическом капилляре длиной 5 см
и сечением 0,1 см2.

(удельная
электропроводность
σ=1/ρ
– величина
обратная удельному сопротивлению)

Тест по физике Сила тока 8 класс

Тест по физике Сила тока Единицы силы тока для учащихся 8 класса с ответами. Тест состоит из 10 заданий и предназначен для проверки знаний к главе Электрические явления.

1. Сила тока — это физическая величина, равная

1) отношению электрического заряда, прошедшего по элек­трической цепи, ко времени ее работы
2) электрическому заряду, прошедшему через поперечное се­чение проводника
3) отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохож­дения
4) электрическому заряду, перемещенному за 1 с от положи­тельного полюса источника тока к отрицательному

2. По какой формуле определяют силу тока?

1) N = A/t
2) I = q/t
3) m = Q/λ
4) m = Q/L

3. Как названа единица силы тока?

1) Джоуль (Дж)
2) Ватт (Вт)
3) Кулон (Кл)
4) Ампер (А)

4. Выразите силы тока, равные 0,3 А и 0,03 кА, в миллиампе­рах.

1) 30 мА и 3000 мА
2) 300 мА и 30 000 мА
3) 300 мА и 3000 мА
4) 30 мА и 30 000 мА

5. Переведите в миллиамперы силы тока, равные 0,05 А и 500 мкА.

1) 50 мА и 0,5 мА
2) 500 мА и 5 мА
3) 500 мА и 0,5 мА
4) 50 мА и 5 мА

6. Чему равны в амперах силы тока 800 мкА и 0,2 кА?

1) 0,008 А и 200 А
2) 0,0008 А и 20 А
3) 0,0008 А и 200 А
4) 0,008 А и 20 А

7. Какова сила тока в цепи, если в течение 4 мин через ее попе­речное сечение прошел заряд 120 Кл?

1) 30 A
2) 0,5 А
3) 5 А
4) 3 А

8. По какой формуле можно рассчитать прошедшее через элек­троприбор количество электричества?

1) А = Nt
2) q = It
3) Q = mλ
4) Q = mL

9. Единица электрического заряда (количество электронов) равна

1) 1 Кл = 1 А · 1 с
2) 1 Кл = 1 А · 1 мин
3) 1 Кл = 1 А · 1 ч

10. В проводнике, включенном в цепь на 2 мин, сила тока была равна 700 мА. Какое количество электричества прошло через его сечение за это время?

1) 8,4 Кл
2) 14 Кл
3) 1,4 Кл
4) 84 Кл

Ответы на тест по физике Сила тока Единицы силы тока
1-3
2-2
3-4
4-2
5-1
6-3
7-2
8-2
9-1
10-4

Сила тока — Физическая энциклопедия

СИЛА ТОКА электрического — величина (I), характеризующая упорядоченное
движение электрич. зарядов и численно равная кол-ву заряда,
протекающего через определ. поверхность
в единицу времени:

В гауссовой системе единиц С. т. имеет размерность
и измеряется в единицах СГС, к-рые иногда наз. с т а т а м п е р а м и.
В СИ единица С. т. является основной и носит назв. ампер (1А3*109
СГС).

Часто в качестве синонима С. т. говорят просто о токе или об электрич.
токе, напр. «ток в цепи» или «отношение напряжения к току» и т. п. Для
уточнения распределения тока в пространстве вводят вектор плотности
электрического тока j(r,t), и тогда С. т., или суммарный ток, протекающий
через площадку DS, определяется как поток вектора j через эту площадку
Следовательно,
(где n — нормаль
к; при
этом l считается положительным, если в направлении n переносится положит.
заряд). В т. н. линейных проводниках распределение j однородно по
сечению и
, где
— нормальное сечение проводника. Плотность тока j(r,t)и плотность
электрич. заряда
составляют пространственную и временную компоненты единого 4-вектора плотности
тока, 4-дивергенция к-рого равна нулю (т. е. этот 4-ток является чисто
вихревым). В 3-мерном представлении это даёт ур-ние непрерывности
выражающее закон сохранения электрич. заряда. Его интегральная форма

показывает, что ток, протекающий через замкнутую поверхность S, охватывающую
объём V, равен изменению во времени суммарного заряда Q, сосредоточенного
внутри V.

Измерения С. т. обычно осуществляются по его магн. действию. При этом
различают истинно электрич. ток с плотностью
(ток проводимости, конвекционный и т. п.) и ток смешения с плотностью
(D — вектор электрич. индукции). Иногда величину
называют полным током.

Лит.: Т а м м И. И., Основы теории электричества, 10 изд., М.,
1989; Джексон Дж., Классическая электродинамика, пер. с англ., М., 1965.

   
Предметный указатель 
>>

Сила тока. Единицы силы тока

На прошлых уроках мы вплотную подошли к тому факту,
что ток — это физическая величина. Т.е., действия электрического тока могут
иметь разную степень или же силу. Мы уже много раз говорили о том, что
электрический ток — это движение заряженных частиц. Логично предположить, что сила
тока зависит либо от количества этих частиц, либо от скорости их движения
.

Это действительно так: опытным путём было установлено,
что сила тока зависит от количества заряда, проходящего по цепи в единицу
времени. Поэтому, чем больше частиц переместится от одного полюса к другому,
тем больше будет суммарный перенесённый заряд.

Сила тока равна отношению электрического
заряда, прошедшего, через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения:

Как мы помним, заряд измеряется в кулонах, а время — в
секундах (в системе СИ). На прошлом уроке, мы уже узнали, что единицей
измерения силы тока является ампер:

Однако, каждая физическая единица измерения должна
быть соотнесена с тем или иным явлением. Рассмотрим, что же легло в основу
определения силы тока в 1 А. Поскольку заряженные частицы взаимодействуют между
собой, проводники, через которые проходит ток — тоже будут взаимодействовать в
той или иной степени. Эта степень будет зависеть от длины проводников, от
расстояния между ними, от среды, в которой находятся проводники, и, конечно, от
силы тока. Для опыта мы можем взять два проводника одинаковой длины, которые,
разумеется, будут находиться в одинаковой среде. Подключим оба проводника к источнику
тока, держа их на фиксированном расстоянии. Тогда, сила тока будет единственным
фактором, влияющим на силу взаимодействия проводников. Перед тем, как начать
опыт, заметим, что проводники будут притягиваться, если токи в обоих
проводниках сонаправлены, и наоборот — будут отталкиваться, если токи
противоположны по направлению. Это, фактически, приведёт к изменению расстояния
между проводниками. Чтобы этим обстоятельством можно было пренебречь, возьмём
очень длинные и тонкие проводники. Поместим эти проводники в вакуум на
расстоянии 1 м друг от друга и пустим по ним одинаковый ток. Рассмотрим
метровые участки таких проводников: они будут практически параллельны.

Итак, единицей силы тока считается сила, при которой
два таких отрезка взаимодействуют с силой 0,2 мкН.

Теперь мы можем дать определение и единице заряда, о
которой мы говорили ранее. 1 Кл — это заряд, который за 1 с прошел сквозь
поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Помимо ежедневного использования электрического
освещения, все мы знаем ещё один яркий пример электрического тока. Это молния.
Молния обладает очень большой силой тока, который может проходить либо между
облаками, либо между облаком и поверхностью земли.

В результате трения друг о друга, слои воздуха
электризуются, накапливая все больший и больший заряд. В момент, когда этот
заряд становится достаточно большим, между облаками проскакивает электрический
ток в виде молнии. Также, наэлектризованное облако, обладающее отрицательным
зарядом в нижней части может способствовать тому, что поверхность земли под ним
электризуется положительно, и молния ударяет в землю. Молния часто бьёт в
объекты, возвышающиеся над остальными (например, в одиноко стоящее дерево).
Здесь нет ничего удивительного: ток идёт по кратчайшему пути, а то, что
является самой высокой точкой для нас — ближе всего к облакам. Однако, есть
много других факторов, влияющих на то, куда ударит молния, поэтому предсказать
следующую «мишень» крайне сложно.

Упражнения.

Задача 1. Сила
тока в лампочке составляет 200 мА. Какой заряд проходит через лампочку за 3
минуты?

Задача 2. Через
поперечное сечение проводника прошло 900 миллиардов электронов за 0,3 мкс.
Какова сила тока в этом проводнике?

На первый взгляд может показаться, что такое огромное
число электронов просто не могло пройти поперечное сечение за одно мгновение. Но,
ведь, размер электрона очень мал, а его скорость, как правило, составляет
несколько миллиметров в секунду.

Задача 3. Какова
скорость электронов в проводнике с током 2 А, если одновременно через сечение
проходит 70 млн электронов? Радиус электрона считать за 2,82
×1015
м, предполагая, что электроны двигаются вплотную друг к другу.

1.3 Язык физики: физические величины и единицы

Точность, прецизионность и значащие числа

Наука основана на экспериментах, требующих точных измерений. Достоверность измерения можно описать с точки зрения его точности и прецизионности (см. Рисунок 1.19 и рисунок 1.20). Точность — это насколько измерение близко к правильному значению для этого измерения. Например, предположим, что вы измеряете длину стандартного листа бумаги для принтера.На упаковке, в которой вы приобрели бумагу, указано, что ее длина составляет 11 дюймов, и предположим, что указанное значение верное. Вы трижды измеряете длину бумаги и получаете следующие размеры: 11,1 дюйма, 11,2 дюйма и 10,9 дюйма. Эти измерения довольно точны, потому что они очень близки к правильному значению 11,0 дюймов. Напротив, если бы вы получили размер в 12 дюймов, ваше измерение не было бы очень точным. Вот почему измерительные приборы калибруются на основе известного измерения.Если прибор постоянно возвращает правильное значение известного измерения, его можно безопасно использовать для поиска неизвестных значений.

Рис. 1.19. Механические весы с двумя чашами используются для сравнения различных масс. Обычно объект неизвестной массы помещается в одну чашу, а объекты известной массы — в другую. Когда стержень, соединяющий две посуды, расположен горизонтально, массы в обеих посуде равны. Известные массы обычно представляют собой металлические цилиндры стандартной массы, например 1 грамм, 10 грамм и 100 грамм.(Серж Мелки)

Рисунок 1.20. В то время как механические весы могут считывать массу объекта только с точностью до десятых долей грамма, некоторые цифровые весы могут измерять массу объекта с точностью до ближайшей тысячной доли грамма. Как и в других измерительных приборах, точность шкалы ограничивается последними измеренными цифрами. Это сотые доли в изображенной здесь шкале. (Splarka, Wikimedia Commons)

«Точность» указывает, насколько хорошо повторные измерения чего-либо дают одинаковые или похожие результаты.Следовательно, точность измерений означает, насколько близки друг к другу измерения, когда вы измеряете одно и то же несколько раз. Один из способов анализа точности измерений — определение диапазона или разницы между самым низким и самым высоким измеренными значениями. В случае размеров бумаги для принтера наименьшее значение составляло 10,9 дюйма, а максимальное значение — 11,2 дюйма. Таким образом, измеренные значения отклонялись друг от друга не более чем на 0,3 дюйма. Эти измерения были достаточно точными, потому что они варьировались всего на долю дюйма.Однако, если бы измеренные значения были 10,9 дюймов, 11,1 дюймов и 11,9 дюймов, тогда измерения не были бы очень точными, потому что есть много отклонений от одного измерения к другому.

Измерения в бумажном примере точны и точны, но в некоторых случаях измерения точны, но неточны, или они точны, но неточны. Давайте рассмотрим систему GPS, которая пытается определить местоположение ресторана в городе. Думайте о расположении ресторана как о самом центре мишени в яблочко.Затем представьте, что каждая попытка GPS определить местонахождение ресторана — это черная точка в яблочко.

На рис. 1.21 вы можете видеть, что измерения GPS разнесены далеко друг от друга, но все они относительно близки к фактическому местоположению ресторана в центре цели. Это указывает на низкую точность измерительной системы с высокой точностью. Однако на рис. 1.22 измерения GPS сосредоточены довольно близко друг к другу, но они находятся далеко от целевого местоположения.Это указывает на высокую точность измерительной системы с низкой точностью. Наконец, на рис. 1.23 GPS является точным и точным, что позволяет определить местонахождение ресторана.

Рис. 1.21. Система GPS пытается определить местонахождение ресторана в центре мишени. Черные точки представляют каждую попытку определить местоположение ресторана. Точки расположены довольно далеко друг от друга, что указывает на низкую точность, но каждая из них находится довольно близко к фактическому местоположению ресторана, что указывает на высокую точность.(Темное зло)

Рис. 1.22 На этом рисунке точки сосредоточены близко друг к другу, что указывает на высокую точность, но они довольно далеко от фактического местоположения ресторана, что указывает на низкую точность. (Темное зло)

Рис. 1.23 На этом рисунке точки сосредоточены близко друг к другу, что указывает на высокую точность, и они находятся недалеко от фактического местоположения ресторана, что указывает на высокую точность. (Темное зло)

Неопределенность

Точность и прецизионность измерительной системы определяют неопределенность ее измерений.Неопределенность — это способ описать, насколько ваше измеренное значение отклоняется от фактического значения, которое имеет объект. Если ваши измерения не очень точны или точны, то неопределенность ваших значений будет очень высокой. В более общем плане неопределенность можно рассматривать как отказ от ответственности за ваши измеренные значения. Например, если кто-то попросил вас указать пробег вашего автомобиля, вы можете сказать, что это 45 000 миль, плюс-минус 500 миль. Сумма плюс или минус — это неопределенность в вашей стоимости.То есть вы указываете, что фактический пробег вашего автомобиля может составлять от 44 500 миль до 45 500 миль или где-то посередине. Все измерения содержат некоторую неопределенность. В нашем примере измерения длины бумаги мы можем сказать, что длина бумаги составляет 11 дюймов плюс-минус 0,2 дюйма или 11,0 ± 0,2 дюйма. Неопределенность измерения A часто обозначается как δA («дельта A»),

.

Факторы, способствующие неопределенности измерения, включают следующее:

  1. Ограничения измерительного прибора
  2. Навык человека, производящего измерение
  3. Неровности в измеряемом объекте
  4. Любые другие факторы, влияющие на результат (в значительной степени зависящие от ситуации)

В примере с бумагой для принтера неточность может быть вызвана: тем фактом, что наименьшее деление на линейке равно 0.1 дюйм, человек, использующий линейку, имеет плохое зрение или неуверенность, вызванную бумагорезательной машиной (например, одна сторона бумаги немного длиннее другой). Хорошей практикой является тщательное рассмотрение всех возможных источников неопределенности в измерение и уменьшение или устранение их,

Неопределенность в процентах

Один из методов выражения неопределенности — это процент от измеренного значения. Если измерение A выражается с погрешностью δA, погрешность в процентах составляет

.

1.2% неопределенность = δAA × 100%.% Неопределенность = δAA × 100%.

Рабочий пример

Расчет процента неопределенности: мешок яблок

В продуктовом магазине продаются 5-фунтовые пакеты с яблоками. Вы покупаете четыре пакета в течение месяца и каждый раз взвешиваете яблоки. Вы получите следующие размеры:

  • Неделя 1 Вес: 4,8 фунта 4,8 фунта
  • Неделя 2 Вес: 5,3 фунта 5,3 фунта
  • Неделя 3 Вес: 4,9 фунта 4,9 фунта
  • 4 неделя вес: 5.4 фунта 5,4 фунта

Вы определили, что вес мешка 5 фунтов имеет погрешность ± 0,4 фунта. Какова погрешность веса мешка в процентах?

Стратегия

Во-первых, обратите внимание, что ожидаемое значение веса мешка, AA, составляет 5 фунтов. Неопределенность этого значения, δAδA, составляет 0,4 фунта. Мы можем использовать следующее уравнение для определения процентной неопределенности веса

% Неопределенности = δAA × 100%.% Неопределенности = δAA × 100%.

Решение

Подставьте известные значения в уравнение

% Неопределенности = 0.4 фунта5 фунтов × 100% = 8%.% Погрешности = 0,4 фунта5 фунтов × 100% = 8%.

Обсуждение

Мы можем сделать вывод, что вес мешка с яблоками составляет 5 фунтов ± 8 процентов. Подумайте, как изменился бы этот процент неопределенности, если бы мешок с яблоками был вдвое меньше, но неопределенность в весе осталась бы прежней. Совет для будущих расчетов: при вычислении процентной погрешности всегда помните, что вы должны умножить дробь на 100 процентов. Если вы этого не сделаете, у вас будет десятичное количество, а не процентное значение.

Неопределенность в расчетах

Есть неопределенность в любом вычислении на основе измеренных величин. Например, площадь пола, рассчитанная на основе измерений его длины и ширины, имеет неопределенность, потому что и длина, и ширина имеют неопределенности. Насколько велика неопределенность в том, что вы вычисляете умножением или делением? Если измерения в расчетах имеют небольшую погрешность (несколько процентов или меньше), то можно использовать метод сложения процентов.В этом методе говорится, что процент неопределенности в величине, вычисленной путем умножения или деления, представляет собой сумму процентных погрешностей в элементах, использованных для выполнения расчета. Например, если пол имеет длину 4,00 м и ширину 3,00 м с погрешностью 2 процента и 1 процент соответственно, то площадь пола составляет 12,0 м 2 и имеет погрешность 3 процента ( выраженная как площадь, это 0,36 м ( 2 ), которую мы округляем до 0,4 м ( 2 , поскольку площадь пола дается с точностью до одной десятой квадратного метра).

Для быстрой демонстрации точности, прецизионности и неопределенности измерений, основанных на единицах измерения, попробуйте это моделирование. У вас будет возможность измерить длину и вес стола, используя единицы измерения в миллиметрах и сантиметрах. Как вы думаете, что обеспечит большую точность, точность и неопределенность при измерении стола и блокнота в моделировании? Подумайте, как природа гипотезы или вопроса исследования может повлиять на точность измерительного инструмента, необходимого для сбора данных.

Прецизионность измерительных инструментов и значащих цифр

Важным фактором точности и точности измерений является точность измерительного инструмента. В общем, точный измерительный инструмент — это инструмент, который может измерять значения с очень маленькими приращениями. Например, рассмотрите возможность измерения толщины монеты. Стандартная линейка может измерять толщину с точностью до миллиметра, а микрометр может измерять толщину с точностью до 0,005 миллиметра. Микрометр — более точный измерительный инструмент, потому что он может измерять очень небольшие различия в толщине.Чем точнее измерительный инструмент, тем точнее и точнее могут быть измерения.

Когда мы выражаем измеренные значения, мы можем перечислить только столько цифр, сколько мы первоначально измерили с помощью нашего измерительного инструмента (например, линейки, показанные на рисунке 1.24). Например, если вы используете стандартную линейку для измерения длины палки, вы можете измерить ее дециметровой линейкой как 3,6 см. Вы не можете выразить это значение как 3,65 см, потому что ваш измерительный инструмент не был достаточно точным, чтобы измерить сотую долю сантиметра.Следует отметить, что последняя цифра в измеренном значении была определена каким-то образом лицом, выполняющим измерение. Например, человек, измеряющий длину палки линейкой, замечает, что длина палки находится где-то между 36 и 37 мм. Он или она должны оценить значение последней цифры. Правило состоит в том, что последняя цифра, записанная в измерении, является первой цифрой с некоторой погрешностью. Например, последнее измеренное значение 36,5 мм состоит из трех цифр или трех значащих цифр.Количество значащих цифр в измерении указывает на точность измерительного инструмента. Чем точнее инструмент измерения, тем большее количество значащих цифр он может сообщить.

Рисунок 1.24 Показаны три метрические линейки. Первая линейка измеряется в дециметрах и может измерять до трех дециметров. Вторая линейка имеет длину в сантиметрах и может измерять три целых шесть десятых сантиметра. Последняя линейка в миллиметрах и может измерять тридцать шесть целых пять десятых миллиметра.

Нули

Особое внимание уделяется нулям при подсчете значащих цифр.Например, нули в 0,053 не имеют значения, потому что они всего лишь заполнители, которые определяют местонахождение десятичной точки. В 0,053 есть две значащие цифры — 5 и 3. Однако, если ноль встречается между другими значащими цифрами, нули имеют значение. Например, оба нуля в 10.053 значимы, поскольку эти нули были фактически измерены. Таким образом, заполнитель 10.053 содержит пять значащих цифр. Нули в 1300 могут иметь значение, а могут и не иметь значения, в зависимости от стиля написания чисел.Они могут означать, что число известно до последнего нуля, или нули могут быть заполнителями. Итак, 1300 может иметь две, три или четыре значащих цифры. Чтобы избежать этой двусмысленности, запишите 1300 в экспоненциальном формате как 1,3 × 10 3 . Для числа в экспоненциальном представлении в x-множителе приводятся только значащие цифры (в форме x × 10yx × 10y). Следовательно, мы знаем, что 1 и 3 — единственные значащие цифры в этом числе. Таким образом, нули имеют значение, кроме случаев, когда они служат только в качестве заполнителей.В таблице 1.4 приведены примеры количества значащих цифр в различных числах.

Таблица 1.4
Номер Значимые фигуры Обоснование
1,657 4 Нет нулей, и все ненулевые числа всегда значимы.
0,4578 4 Первый ноль — это только местозаполнитель для десятичной точки.
0,000458 3 Первые четыре нуля — это заполнители, необходимые для представления данных с точностью до десятитысячных.
2000,56 6 Три нуля здесь значимы, потому что они встречаются между другими значащими цифрами.
45 600 3 Без подчеркивания или научного обозначения мы предполагаем, что последние два нуля являются заполнителями и не имеют значения.
15895 00 0 7 Два подчеркнутых нуля значимы, а последний ноль — нет, так как он не подчеркнут.
5,457 × 10 13 4 В экспоненциальном представлении все числа перед знаком умножения являются значащими
6.520 × 10 –23 4 В экспоненциальном представлении все числа, указанные перед знаком умножения, значимы, включая нули.
Значимые цифры в расчетах

При объединении измерений с разной степенью точности и точности количество значащих цифр в окончательном ответе не может быть больше количества значащих цифр в наименее точном измеренном значении. Существует два разных правила: одно для умножения и деления, а другое — для сложения и вычитания, как описано ниже.

  1. Для умножения и деления: ответ должен иметь такое же количество значащих цифр, что и начальное значение с наименьшим количеством значащих цифр.Например, площадь круга можно вычислить по его радиусу, используя A = πr2A = πr2. Посмотрим, сколько значащих цифр будет у площади, если в радиусе всего две значащие цифры, например, r = 2,0 м. Тогда, используя калькулятор, который хранит восемь значащих цифр, вы получите

    A = πr2 = (3,1415927 …) × (2,0 м) 2 = 4,5238934 м2. A = πr2 = (3,1415927 …) × (2,0 м) 2 = 4,5238934 м2.

    Но поскольку радиус состоит только из двух значащих цифр, вычисленная площадь имеет значение только до двух значащих цифр или

    , даже если значение ππ имеет значение не менее восьми цифр.

  2. Для сложения и вычитания: в ответе должно быть такое же количество разрядов (например, разряда десятков, разряда единиц, разряда десятых и т. Д.), Что и наименее точное начальное значение. Предположим, вы купили в продуктовом магазине 7,56 кг картофеля, измеренного по шкале с точностью 0,01 кг. Затем вы кладете в лабораторию 6,052 кг картофеля, измеренного по шкале с точностью до 0,001 кг. Наконец, вы идете домой и добавляете 13,7 кг картофеля, измеренное на весах с точностью до 0.1 кг. Сколько у вас сейчас килограммов картошки и сколько значащих цифр уместно в ответе? Масса находится простым сложением и вычитанием:

    7,56 кг − 6,052 кг + 13,7 кг_ 15,208 кг 7,56 кг − 6,052 кг + 13,7 кг_ 15,208 кг

    Наименее точное измерение — 13,7 кг. Это измерение выражается с точностью до 0,1 десятичного знака, поэтому наш окончательный ответ также должен быть выражен с точностью до 0,1. Таким образом, ответ следует округлить до десятых, получая 15,2 кг. То же верно и для недесятичных чисел.Например,

    6527,23 + 2 = 6528,23 = 6528,6527,23 + 2 = 6528,23 = 6528.

    Мы не можем указать десятичные разряды в ответе, потому что у 2 нет десятичных знаков, которые были бы значимыми. Следовательно, мы можем отчитаться только до одного места.

    Рекомендуется оставлять лишние значащие цифры при вычислении и округлять до правильного числа значащих цифр только в окончательных ответах. Причина в том, что небольшие ошибки из-за округления при вычислении иногда могут привести к значительным ошибкам в окончательном ответе.В качестве примера попробуйте вычислить 5,098– (5.000) × (1010) 5,098– (5.000) × (1010), чтобы получить окончательный ответ только на две значащие цифры. Учет всего значимого во время расчета дает 48. Округление до двух значащих цифр в середине расчета изменяет его до 5 100 — (5.000) × (1000) = 100, 5 100 — (5.000) × (1000) = 100, что является способом выключенный. Точно так же вы бы избегали округления в середине вычислений при подсчете и ведении бухгалтерского учета, когда нужно аккуратно сложить и вычесть много маленьких чисел, чтобы получить, возможно, гораздо большие окончательные числа.

Значимые цифры в этом тексте

В этом учебнике предполагается, что большинство чисел состоит из трех значащих цифр. Кроме того, во всех проработанных примерах используется постоянное количество значащих цифр. Вы заметите, что ответ, данный для трех цифр, основан на вводе как минимум трех цифр. Если на входе меньше значащих цифр, ответ также будет иметь меньше значащих цифр. Также уделяется внимание тому, чтобы количество значащих цифр соответствовало создаваемой ситуации.В некоторых темах, таких как оптика, будет использоваться более трех значащих цифр. Наконец, если число является точным, например 2 в формуле, c = 2πrc = 2πr, это не влияет на количество значащих цифр в вычислении.

Рабочий пример

Приблизительные огромные числа: триллион долларов

Федеральный дефицит США в 2008 финансовом году был немногим больше 10 триллионов долларов. Большинство из нас не имеют представления о том, сколько на самом деле стоит даже один триллион.Предположим, вам дали триллион долларов банкнотами по 100 долларов. Если вы составили стопки по 100 купюр, как показано на рис. 1.25, и использовали их для равномерного покрытия футбольного поля (между концевыми зонами), сделайте приблизительное представление о том, насколько высокой станет стопка денег. (Здесь мы будем использовать футы / дюймы, а не метры, потому что футбольные поля измеряются в ярдах.) Один из ваших друзей говорит, что 3 дюйма, а другой говорит, что 10 футов. Как вы думаете?

Рис. 1.25. Банковская стопка содержит сто банкнот по 100 долларов и стоит 10 000 долларов.Сколько банковских стеков составляет триллион долларов? (Эндрю Мэджилл)

Стратегия

Когда вы представляете ситуацию, вы, вероятно, представляете себе тысячи маленьких стопок по 100 завернутых банкнот по 100 долларов, которые вы могли бы увидеть в фильмах или в банке. Поскольку это величина, которую легко оценить, давайте начнем с нее. Мы можем найти объем стопки из 100 купюр, узнать, сколько стопок составляют один триллион долларов, а затем установить этот объем равным площади футбольного поля, умноженной на неизвестную высоту.

Решение

  1. Рассчитайте объем стопки из 100 купюр. Размеры одной банкноты составляют примерно 3 на 6 дюймов. Пачка из 100 таких банкнот имеет толщину примерно 0,5 дюйма. Таким образом, общий объем стопки из 100 купюр равен
    объем стопки = длина × ширина × высота, объем стопки = 6 дюймов × 3 дюйма × 0,5 дюйма, объем стопки = 9 дюймов. 3. объем стопки = длина × ширина × высота, объем стопки = 6 дюйма × 3 дюйма × 0,5 дюйма, объем стопки = 9 дюймов 3.
  2. Подсчитайте количество стопок.Обратите внимание, что триллион долларов равен 1 × 1012 $ 1 × 1012, а стопка из ста 100-долларовых банкнот равна 10000, 10000 долларов или 1 × 104 доллара 1 × 104. Количество стопок у вас будет

    .

    1,3 $ 1 × 1012 (триллион долларов) / 1 × 104 доллара на стек = 1 × 108 стеков. 1 доллар × 1012 (триллион долларов) / 1 × 104 доллара на стек = 1 × 108 стеков.

  3. Вычислите площадь футбольного поля в квадратных дюймах. Площадь футбольного поля составляет 100 ярдов × 50 ярдов 100 ярдов × 50 ярдов, что дает 5 000 ярдов 25 000 ярдов2.Поскольку мы работаем в дюймах, нам нужно преобразовать квадратные ярды в квадратные дюймы

    .

    Площадь = 5000 ярдов2 × 3 фут1 ярд × 3 фут1 ярд × 12 дюймов 1 фут × 12 дюймов 1 фут = 6 480 000 дюймов 2, Площадь ≈6 × 106 дюймов 2 Площадь = 5000 ярдов2 × 3 фут1 ярд × 3 фут1 ярд × 12 дюймов 0,1 фут × 12 дюймов 1 фут = 6 480000 дюймов 2, Площадь ≈6 × 106 дюймов 2.

    Это преобразование дает нам 6 × 106 дюймов 26 × 106 дюймов 2 для площади поля. (Обратите внимание, что в этих расчетах мы используем только одну значащую цифру.)

  4. Рассчитайте общий объем купюр.Объем всех стопок банкнот по 100 долларов составляет 9 дюймов 3 / стопку × 108 стопок = 9 × 108 дюймов 39 дюймов / стопку × 108 стопок = 9 × 108 дюймов 3
  5. Рассчитайте высоту. Чтобы определить высоту купюр, используйте следующее уравнение
    объем купюр = площадь поля × высота денег Высота денег = объем купюр площадь поля Высота денег = 9 × 108 дюймов 36 × 106 дюймов 2 = 1,33 × 102 дюймов Высота денег = 1 × 102 дюйма = 100 дюймы объем купюр = площадь поля × высота денег Высота денег = объем купюр площадь поля Высота денег = 9 × 108 дюймов36 × 106 дюймов 2 = 1,33 × 102 дюйма Высота монеты = 1 × 102 дюйма = 100 дюймов

    Высота денег будет около 100 дюймов. Преобразование этого значения в футы дает

    .

    100 дюймов × 1 фут 12 дюймов = 8,33 футов ≈ 8 футов 100 дюймов × 1 фут 12 дюймов = 8,33 футов ≈ 8 футов

Обсуждение

Окончательное приблизительное значение намного выше, чем ранняя оценка в 3 дюйма, но другая ранняя оценка в 10 футов (120 дюймов) была примерно правильной. Как это приближение соответствует вашему первому предположению? Что это упражнение может сказать вам с точки зрения грубых оценок по сравнению с тщательно рассчитанными приближениями?

В приведенном выше примере окончательное приблизительное значение намного выше, чем ранняя оценка первого друга в 3 дюйма.Однако ранняя оценка другого друга в 10 футов (120 дюймов) была примерно верной. Как это приближение соответствует вашему первому предположению? Что это упражнение может предложить относительно ценности грубых оценок по сравнению с тщательно рассчитанными приближениями?

электромагнетизм — экспериментальное обнаружение единиц физической величины?

Хороший вопрос.

Физические величины не имеют размеров. У них есть одна или несколько шкал, и именно шкалы имеют размеры.2 = \ text {Джоуль-секунды} $. Это будет производным для системы fps, $ 1 \ \ text {verber} = \ frac {1} {94.55} \ \ text {coulombs} $ и $ 1 \ \ text {galvin} = 3.98 \ \ text {volts} $. Эта система была исследована ранее Фицджеральдом, Кеннелли и мной.

Количество измерений или свободных единиц, необходимых для разрешения всех текущих систем, должно иметь три электрических единицы, две из которых установлены на единицу в СИ, а другие две установлены на единицу в CGS. Эти дополнительные измерения также имеют значение.

Вы можете заметить, что есть скорость света и отдельная константа, представленная приравниванием величины сил в законе Ампера к закону Кулона двух однородно заряженных проводов. Когда они равны, ток в законе Ампера равен $ 1 \ \ text {verber} $ за $ T $ секунд, а по закону Кулона $ 1 \ \ text {verber} $ в $ L $ футах. Измерение $ L / T $ футов в секунду — это «константа электромагнитной скорости», необходимая для преобразования $ \ mathrm {esu} $ в $ \ mathrm {emu} $.

Было дикое предположение, что EMV и скорость света были одним и тем же числом, и это было доказано в 1863 году Максвеллом, когда он использовал уравнения гидродинамики для вывода ряда точечных «граничных» условий и показал результат. из этого электромагнитные волны распространяются в EMV.2} $, и существование множества уравнений перед ним предполагает, что требуется новое измерение.

Совместив системы CGS и MKS, можно показать, что помимо LMTQ необходимы два дополнительных количества. Можно было бы, например, LMTQI rad, например, где $ Q $ и $ I $ могут быть определены отдельно, а $ \ frac {Q} {I} = \ kappa T $, например.

Еще одна вещь, которая влияет на единицы измерения, — это устранение неточностей в константах и ​​ошибок вычислений. Один запускает циклотроны в вольтах, и при разных напряжениях возникают такие вещи, как спонтанное создание электронных пар и т. Д.Это массы, измеряемые в «эквивалентных вольтах» или, говоря современным языком, в электрон-вольтах. Единица FPSC будет электронно-гальвиновской.

Точно так же можно не знать точное значение константы и выразить уравнение в форме $ E = j M \ Theta $ или $ F = g M $, представив $ E \ \ text {(энергия)} = j H \ \ text {(heat)} $, а тепло пропорционально $ \ text {mass} \ times \ text {temperature} $, например $ \ mathrm {Btu} = \ mathrm {lb} \, \ mathrm {° F} $, $ \ mathrm {cal} = \ mathrm {g} \, \ mathrm {° C} $, $ \ mathrm {Cal} = \ mathrm {kg} \, \ mathrm {° C} $.2} = 4.435028 \ \ mathrm {mm} $, а в $ G $ можно использовать только три или четыре цифры.

Как правило, вы выбираете форму уравнения, которая дает наиболее точные воспроизводимые значения, и не полагаетесь на константы в теории.

Так что в случае, например, «магнитного заряда». В СИ нет единицы для этого, но есть формулы, которые приводят к тому, что было магнитный заряд = сила полюса ($ P $), и можно найти единицу СИ (например, $ \ text {Weber} $)

Уравнение $ F = P H $ дает $ P = \ frac {\ text {ньютон-метры}} {\ text {ampere}} = \ text {weber} $.2} {\ text {weber}} = \ text {амперметры} $, это форма, предложенная Сомервиллем (известная как «постоянная тонкой структуры»).

Итак, вам нужно написать уравнение, определить что-то вроде $ F = \ text {«} P \ text {«} H $, и решение алгебраических капель, называемых «единицами», даст единицу измерения и / или размеры.

Физические величины и единицы СИ

Обзор

Международная система единиц (сокращенно SI от французского названия Système International d’unités) — это международно согласованная метрическая система единиц измерения, которая существует с 1960 года.История метра и килограмма, двух основных единиц, на которых основана система, восходит к Французской революции. Сама система основана на концепции семи основных базовых единиц количества, из которых могут быть выведены все остальные единицы количества. После окончания Второй мировой войны становилось все более очевидным, что всемирная система измерения необходима, чтобы заменить многочисленные и разнообразные системы измерений, которые использовались в то время. В 1954 году 10 -я сессия Генеральной конференции по мерам и весам , действуя на основе результатов более раннего исследования, предложила систему, основанную на шести основных величинах.Рекомендованные количества: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин и кандела.

Генеральная конференция мер и весов (сокращенно CGPM от французского названия Conférence Générale des Poids et Mesures), первая из которых состоялась в 1889 году, проводится каждые несколько лет с 1897 года в Севре, недалеко от Парижа. Следуя предложениям 1954 года, конференция 1960 года (11 CGPM) представила миру новую систему.

Седьмая базовая единица, моль, была добавлена ​​после 14 CGPM, которая состоялась в 1971 году. Официальное описание системы под названием SI Brochure, впервые опубликовано в 1970 году и в настоящее время (по состоянию на 2019 год) в своем девятом издании. , можно бесплатно загрузить с веб-сайта Международного бюро мер и весов (BIPM). Брошюра написана и поддерживается подкомитетом Международного комитета мер и весов (сокращенно CIPM от французского названия — Comité International des Poids et Mesures).Соответствующий международный стандарт — ISO / IEC 80000.

Роль BIPM включает установление стандартов для основных физических величин и поддержание международных прототипов. Его работа включает метрологические исследования (метрология — это наука об измерениях), сравнение международных прототипов для целей поверки и калибровка эталонов. Работа BIPM контролируется CIPM, который, в свою очередь, подотчетен CGPM.В настоящее время Генеральная конференция собирается каждые четыре года для утверждения новых стандартов и резолюций, а также для согласования финансовых, организационных вопросов и вопросов развития.

Основные величины и единицы СИ

Значение физической величины обычно выражается как произведение числа и единицы. В прошлом (а в некоторых случаях вплоть до недавнего времени) единица представляла собой конкретный пример или прототип соответствующей величины, которая использовалась в качестве ориентира.Число представляет собой отношение значения количества к единице.

По состоянию на 2019 год все базовые единицы теперь определены со ссылкой на семь «определяющих» физических констант, которые включают фундаментальные константы природы, такие как постоянная Планка и скорость света. Самые последние изменения произошли с публикацией девятого издания брошюры СИ в 2019 году. Четыре основных единицы — килограмм, ампер, кельвин и моль — были переопределены с использованием физических констант.Секунда, метр и кандела, уже определенные с использованием физических констант, были исправлены.

В данном случае килограмм был ранее определен со ссылкой на прототип. Рассматриваемый прототип представлял собой платино-иридиевый цилиндр, который в строго контролируемых условиях содержался в хранилище BIPM, идентичные копии которого хранятся в идентичных условиях по всему миру. Количество в два килограмма (2 кг) было бы определено как ровно удвоенная масса прототипа или одного из его экземпляров.Однако теперь, согласно версии SI Brochure 2019 года:

«Килограмм, символ кг, является единицей массы в системе СИ. Он определяется путем принятия фиксированного числового значения постоянной Планка h равным 6,626070 15 × 10 −34 при выражении в единицах Дж / с, что равно до кг м 2 с -1 , где счетчик и секунда определены в терминах c и Δν Cs «.

Также в соответствии с изданием SI Brochure 2019 года семь определяющих физических констант, используемых для определения единиц SI:

«.. . выбираются таким образом, что любая единица СИ может быть записана либо через саму определяющую константу, либо через произведения или частные определяющих констант ».

Семь определяющих констант, используемых для определения единиц СИ:

  • Частота невозмущенного сверхтонкого перехода в основном состоянии атома цезия 133, Δν Cs , составляет 9 192 631 770 Гц
  • Скорость света в вакууме, c, составляет 299 792 458 м / с
  • Постоянная Планка h равна 6.626070 15 × 10 −34 Дж с
  • Элементарный заряд e равен 1,602 176 634 × 10 −19 C
  • Постоянная Больцмана k составляет 1,380 649 × 10 −23 Дж / К
  • Постоянная Авогадро N A равна 6.022 140 76 × 10 23 моль −1
  • Световая отдача монохроматического излучения частотой 540 × 10 12 Гц, K cd , составляет 683 лм / Вт

где, согласно брошюре СИ, герц, джоуль, кулон, люмен и ватт с обозначениями единиц измерения Гц, Дж, С, лм и Вт соответственно относятся к секундам, метрам, килограммам, амперам, кельвину. , моль и кандела, с символами единиц s, м, кг, A, K, моль и cd, соответственно, согласно Hz = s –1 , J = кг м 2 s –2 , C = A s, lm = cd m 2 m –2 = cd sr и W = кг m 2 s –3 .

В Международной системе единиц используются семь базовых величин. Семь базовых величин и соответствующие им единицы:

  • время (секунды)
  • длина (метр)
  • Масса (килограмм)
  • электрический ток (ампер)
  • термодинамическая температура (кельвин)
  • количество вещества (моль)
  • сила света (кандела)

Предполагается, что эти базовые количества не зависят друг от друга.Другими словами, базовое количество не нужно определять в терминах какого-либо другого базового количества (или количеств). Однако обратите внимание, что хотя сами базовые величины считаются независимыми, их соответствующие базовые единицы в некоторых случаях зависят друг от друга. Например, метр определяется как длина пути, пройденного светом в вакууме за промежуток времени 1/299 792 458 секунды.

В таблице ниже приведены базовые количества и их единицы.Вы могли заметить, что возникает аномалия относительно килограмма (единицы массы). Килограмм — единственная базовая единица СИ, название и символ которой включают префикс. Вы должны знать, что кратные и подмножественные единицы этой единицы формируются путем присоединения соответствующего имени префикса к граммам имени единицы и соответствующего символа префикса к символу единицы g. Например, одна миллионная килограмма — это один миллиграмм (1 мг), а не один микрокилограмм (1 мкг).

Базовые блоки SI
Кол-во Сим. Агрегат Агрегат
Сим.
Определение единицы
время t секунд с Продолжительность 9 192 631770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезия 133 атом
длина л метр м Длина пути, пройденного светом в вакууме за промежуток времени длительностью 1/299 792 458 секунды
масса м килограмм кг Килограмм определяется путем принятия фиксированного числового значения постоянной Планка h равным 6.626 070 15 × 10 −34 при выражении в единицах Дж с, что равно кг м2 с −1 , где счетчик и секунда определены в терминах c и Δν Cs .

Ранее предложенное определение, эквивалентное приведенному выше, описывает килограмм как массу тела в состоянии покоя, эквивалентная энергия которой равна энергии совокупности фотонов, чьи частоты в сумме составляют [1,3563

652 × 10 50 ] герц.

электрический
ток
I ампер A Электрический ток, соответствующий потоку 1 / (1.602 176 634 × 10 −19 ) элементарных зарядов в секунду
термодинамическая
температура
T кельвин K Изменение термодинамической температуры, приводящее к изменению тепловой энергии kT на 1,380 649 × 10 −23 J
количество

вещества

n моль моль Количество вещества системы, которое содержит 6.022 140 76 × 10 23 указанных элементарных объектов (элементарные объекты могут (атомы, молекулы, ионы, электроны, другие частицы или определенные группы таких частиц)
световой
интенсивность
I v кандела кд сила света в заданном направлении источник, излучающий монохроматическое излучение с частотой 540 × 10 12 герц и имеющий интенсивность излучения в этом направлении 1/683 Вт на стеридиан

Размеры количеств

Как указывалось ранее, каждая из производных единиц количества, определенных Международной системой единиц, определяется как произведение степеней основных единиц.Считается, что каждая базовая величина имеет собственное измерение, которое представлено с помощью символа верхнего регистра, напечатанного римским шрифтом без засечек. Считается, что производные величины имеют размерности, которые могут быть выражены как произведение степеней размерностей базовых величин, из которых они получены. Таким образом, размерность любой величины Q записывается как:

dim Q = L α M β T λ I δ Θ ε N ζ J η

Символы верхнего регистра L, M, T, I, Θ, N и J (Θ — греческий символ верхнего регистра Theta) представляют размеры основных величин: длину, массу, время, электрический ток, термодинамическую температуру, количество вещества. и сила света соответственно.Надстрочные символы представляют собой первые семь символов нижнего регистра греческого алфавита (альфа, бета, лямбда, дельта, эпсилон, дзета и эта) и представляют собой целые числа, называемые размерными показателями. Значения размерных показателей могут быть положительными, отрицательными или нулевыми. Размерность производной величины по существу передает ту же информацию о взаимосвязи между производными величинами и базовыми величинами, из которых они получены, как символ единицы СИ для производной величины.

В некоторых случаях все показатели размерности равны нулю (как, например, в случае, когда величина определяется как отношение двух величин одного вида). Такие величины называются безразмерными или размерными единицами. Когерентная производная единица для такой величины (как отношение двух идентичных единиц) — это номер один. Тот же принцип применяется к количествам, которые нельзя выразить в основных единицах, например, количеству молекул, что по сути является просто результатом подсчета.Эти величины также считаются безразмерными или имеющими размерность один. Большинство безразмерных величин просто выражаются числами. Исключения включают радиан и стерадиан, используемые для выражения значений плоских углов и телесных углов соответственно. Еще одно заметное исключение — децибел, описанный выше.

Производные единицы

Все производные единицы количества, определенные Международной системой единиц, определяются как произведения мощности основных единиц.Таким образом, производная величина может быть выражена через одну или несколько основных величин в форме алгебраического выражения. Производные единицы, являющиеся произведением степеней основных единиц, не включающих числовой коэффициент, кроме единицы, называются связными производными единицами. Это означает, что они выводятся исключительно с использованием произведений или частных целых степеней основных величин, и что никакой другой числовой коэффициент, кроме единицы, не используется.

Семь основных единиц и двадцать две когерентных производных единицы СИ образуют согласованный набор из двадцати девяти единиц СИ, который называется набором когерентных единиц СИ.Все остальные единицы СИ являются комбинациями некоторых из этих двадцати девяти единиц. Слово «когерентный» в этом контексте означает, что уравнения между числовыми значениями величин находятся в точно такой же форме, как и соответствующие уравнения между самими величинами.

У двадцати двух связанных производных единиц есть специальные имена и символы. Часто выбранное имя отражает вклад конкретного ученого. Единица силы (ньютон) названа в честь сэра Исаака Ньютона, одного из крупнейших авторов в области классической механики.Единица давления (паскаль) названа в честь Блеза Паскаля за его работы в области гидродинамики и гидростатики. В таблице ниже перечислены когерентные производные единицы. Обратите внимание, что каждая единица, названная в таблице ниже, имеет свой собственный символ, но может быть определена в терминах других производных единиц или в терминах основных единиц СИ, как показано в последних двух столбцах.

90 115 Вт

разность электрических потенциалов,
электродвижущая сила

-2

Единицы СИ со специальными названиями и символами
Кол-во Устройство Обозначение устройства Базовые модули Другие устройства
плоский угол радиан рад м / м сплошной 9010 sr m 2 / m 2
частота Гц Гц с -1
сила

кг мс -2
давление,
напряжение
паскаль Па кг м -1 с -2
энергия,
работа,

энергия,
работа,

энергия количество тепла джоуль Дж кг · м 2 с -2 Н · м
мощность,
лучистый поток
Вт кг м 2 с -3 Дж / с
электрический заряд,
количество электричества
кулонов C A s
вольт V кг м 2 с -3 A -1 Вт / A
емкость фарад F кг

6 -1 м -2 с 4 A 2

C / V
электрическое сопротивление Ом Ом кг м 2 с -3 A -2 V / A
электрическая проводимость siemens S кг -1 м -2 s 3 A 2 A / V
магнитный поток weber Wb кг м 2 с -2 A -1 В с
плотность магнитного потока тесла T кг с -2 A -1 Вт / м 2
индуктивность Генри H кг м 2 с -2 A -2 Wb / A
Температура градусов Цельсия ° C K
световой поток люмен лм cd sr cd sr лм / м 2
активность радионуклида беккерель Бк с -1
поглощенная доза,
удельная энергия (переданная),
керма
серый Гр м 2 с -2 Дж / кг
эквивалент дозы,
амбиентный эквивалент дозы,
направленный эквивалент ,
эквивалент индивидуальной дозы
зиверт Зв м 2 с -2 Дж / кг
каталитическая активность катал кат моль с 9006-177

Обратите внимание, что единицы для плоского угла и телесного угла (радиан и стерадиан соответственно) выводятся как частное от двух идентичных базовых единиц СИ.Таким образом, говорят, что они имеют единицу один (1). Они описываются как безразмерные единицы или единицы измерения один (понятие размерности было описано выше).

Обратите внимание, что разница температур в один градус Цельсия имеет точно такое же значение, как и разница температур в один градус Кельвина. Температурная шкала Цельсия обычно используется для повседневных ненаучных целей, таких как прогноз погоды или для определения температуры, при которой следует хранить продукты питания и лекарства.В таком контексте она имеет большее значение для представителя общественности, чем шкала температуры Кельвина.

Единицы согласованного набора можно комбинировать, чтобы выразить единицы других производных величин. Поскольку это позволяет потенциально неограниченное количество комбинаций, перечислить их все здесь невозможно. В таблице ниже приведены некоторые примеры производных величин вместе с соответствующими согласованными производными единицами, выраженными в базовых единицах.

скорость

скорость

метр в секунду

5 кг

Когерентные производные единицы, выраженные в базовых единицах
Кол-во Сим. Агрегат Агрегат
Сим.
площадь A квадратный метр м 2
объем V кубический метр м 3
мс -1
ускорение a метр в секунду в квадрате мс -2
волновое число σ

5 обратный метр

плотность, массовая плотность ρ килограмм на кубический метр кг м -3
поверхностная плотность ρ A килограмм на квадратный метр
удельный объем v кубометров на килограмм м 3 кг -1
плотность тока Дж ампер на квадратный метр А м -2
напряженность магнитного поля H ампер на метр А м 9006-1 А м 9006-1
количество вещества концентрация c моль на кубический метр моль м -3
массовая концентрация ρ, γ килограмм на кубический метр кг м

776 -3

кг м

776-3

яркость L v кандел на квадратный метр кд м -2

Примеры когерентных производных единиц СИ, показанные в таблице ниже, основаны на комбинации производных единиц со специальными названиями и базовых единиц СИ.Названия и символы этих единиц отражают гибридную природу этих единиц. Как и в случае с единицами измерения в предыдущей таблице, каждая единица имеет свой собственный символ, но может быть определена в терминах основных единиц СИ, как показано в последнем столбце. Ценность возможности использовать в уравнениях как специальные, так и гибридные символы можно оценить, если посмотреть на длину некоторых выражений базовых единиц.

Дж кг -1

9011 5 вольт на метр

Производные единицы SI с гибридными названиями
Кол-во Единица Единица
Символ
Базовая
Единицы
динамическая вязкость паскаль-секунда Па с кг м -1 9010 с

6 момент силы

ньютон-метр Н · м кг · м 2 с -2
поверхностное натяжение ньютон на метр Н · м -1 кг с -2
угловая скорость, угловая частота рад в секунду рад / с -1 с -1
угловое ускорение радиан в секунду в квадрате рад / с 2 2 2

с -2
плотность теплового потока,
освещенность
ватт на квадратный метр Вт / м 2 кг с 9007 7-3
теплоемкость,
энтропия
джоуль на кельвин JK -1 кг м 2 с -2 K -1
Удельная теплоемкость,
удельная энтропия
джоуль на килограмм кельвин JK -1 кг -1 м 2 с -2 K -1
удельная энергия джоуль на килограмм м 2 с -2
теплопроводность ватт на метр кельвин Вт м -1 K -1 кг мс -3 K -1
Плотность энергии джоулей на кубический метр Дж · м -3 кг · м -1 с -2
Напряженность электрического поля В м -1 кг мс -3 A -1
плотность электрического заряда кулонов на кубический метр C м -3 A sm -3
плотность поверхностного заряда кулонов на квадратный метр C м -2 A sm -2
плотность электрического потока,
электрическое смещение
кулонов на квадратный метр C м -2 A sm -2
диэлектрическая проницаемость фарад на метр F м -1 кг -1 м -3 с 4 A 2
проницаемость генри на метр H м -1 кг мс -2 A -2
молярная энергия джоуль на моль Дж моль -1 кг м 2 с -2 моль -1
молярная энтропия,
молярная теплоемкость
джоуль на моль кельвина JK -1 моль -1 кг м 2 с -2 моль -1 K -1
экспозиция (рентгеновские и γ-лучи) кулонов на килограмм C кг -1 А с кг -1
мощность поглощенной дозы серого в секунду Гр с -1 м 2 с -3
Интенсивность излучения Вт на стерадиан Вт sr -1 кг · м 2 с -3
сияние Вт на квадратный метр стерадиан Вт sr -1 м -2 кг с -3 9007 8
концентрация каталитической активности катал на кубический метр кат м -3 моль с -1 м -3

Единицы, не относящиеся к системе СИ, принятые для использования с системой СИ

Единицы, указанные в итоговой таблице, принимаются для использования с Международной системой единиц по разным причинам.Многие из них все еще используются, некоторые требуются для интерпретации научных текстов, имеющих историческое значение, а некоторые используются в специализированных областях, таких как медицина. Например, гектар до сих пор обычно используется для обозначения площади земли. Для современных научных текстов предпочтительно использовать эквивалентные единицы СИ. Везде, где делается ссылка на единицы, не входящие в систему СИ, они должны иметь перекрестную ссылку с их эквивалентными единицами СИ. Для единиц, показанных в следующей таблице, также показано эквивалентное определение в единицах СИ.Большинство перечисленных устройств широко используются ежедневно и, вероятно, будут таковыми в обозримом будущем.

Обратите внимание, что для большинства целей рекомендуется, чтобы дробные значения плоских углов, выраженные в градусах, выражались десятичными дробями, а не минутами и секундами. Исключения составляют навигация и геодезия (в связи с тем, что одна минута широты на поверхности Земли соответствует приблизительно одной морской миле) и астрономия.В области астрономии очень маленькие углы важны из-за огромных расстояний. Поэтому астрономам удобно использовать единицу измерения, которая может значимым образом отображать очень небольшие различия в углах. Очень маленькие углы могут быть представлены в секундах дуги, микросекундах дуги и пикосекундах дуги.

= 1 дм 3 = 10 3 см 3 = 10 -3 м 3

Презентационные соглашения

Существует ряд общепринятых правил выражения величин в рукописных или печатных документах и ​​текстах.Эти соглашения были введены в действие с относительно небольшими изменениями с тех пор, как Генеральная конференция по мерам и весам впервые представила Систему международных единиц в 1960 году. Они в первую очередь предназначены для обеспечения единообразного подхода к представлению рукописной или печатной информации и обеспечения удобочитаемость научных журналов, учебников, научных статей, таблиц данных, отчетов и других сопутствующих документов. Требования к оформлению будут в некоторой степени варьироваться в зависимости от норм языка, на котором написано произведение.Здесь нас интересуют только условные обозначения, применимые к английскому языку. В следующем списке представлены некоторые из наиболее важных требований.

  • Символы единиц — они отображаются римским (вертикальным) шрифтом. Они печатаются строчными буквами, если они не являются производными от имени собственного, и в этом случае первая буква пишется с заглавной буквы (например, «Па» для паскаль). Исключением из правил является символ литра, который может быть записан как «l» или «L».Последнее допускается, чтобы отличить символ, используемый для литра, от числа один (1). Любой префикс кратного или кратного кратного считается частью символа единицы, к которому он добавляется без промежуточного пробела (например, «км» для километра, «мм» для миллиметра или «мкм» для микрометра).
  • Имена юнитов — пишутся римским (прямым) шрифтом. Все названия единиц печатаются строчными буквами, включая первую букву, независимо от того, названы ли они в честь человека или начинается ли символ единицы с символа верхнего регистра (т.е. «Ньютон», а не «Ньютон»). Если с именем устройства используется префикс, он становится частью имени устройства и формируется как одно слово (например, «микропаскаль», а не «микропаскаль» или «микропаскаль»). Если производная единица является произведением двух или более отдельных единиц, для разделения названий можно использовать пробел или дефис (например, «ньютон-метр» или «ньютон-метр»). Для единиц, возведенных в степень, соответствующий модификатор может предшествовать или следовать за названием единицы (например, «квадратный метр» или «метр в кубе»).
  • Составные единицы — единицы, выраженные как произведение или частное от других единиц, записываются так же, как стандартные алгебраические выражения.Умножение представлено либо пробелом, либо использованием оператора точки (также называемого средней точкой). Например, символ «ньютон-метр» записывается как «Н · м» или «Н · м». Деление обозначается символом солидуса (прямой штрих) или отрицательными показателями степени. Обозначение «ньютон на метр» записывается либо как «Н / м», либо как «Н · м -1 »).
  • Переменные — неизвестные величины в уравнениях обычно представляются с помощью одного символа курсивным шрифтом, e.грамм. «m» для массы или «I» для электрического тока. Символ количества может быть дополнительно уточнен, как правило, с использованием номера или метки с нижним индексом, например «R НАГРУЗКА » для неизвестного сопротивления нагрузки или «I 1 » для неизвестного тока в определенной ветви электрической цепи (кстати, обратите внимание, что, хотя шрифты с засечками часто используются для уравнений, это не конкретно утверждено МБМВ).
  • Количества — количество известного значения выражается числом, за которым следует пробел, а затем символ единицы.Пробел представляет собой оператор умножения. Исключением из правила является угол плоскости, выраженный в градусах, минутах и ​​секундах. Символы градуса, минуты и секунды всегда следуют за соответствующими числами без пробела. Например, значение в тридцать пять градусов записывается как «35 °». Цифры всегда отображаются как римский (вертикальный) текст.
  • Объединение единиц — разные единицы следует комбинировать только при выражении количества с использованием единиц, не относящихся к системе СИ, то есть времени или угла.Например, время обычно выражается в часах, минутах и ​​секундах. В таких областях, как навигация или астрономия, все еще принято выражать плоские углы в градусах, минутах и ​​секундах. Обратите внимание, однако, что для других целей углы, указанные в градусах, могут быть альтернативно записаны как десятичные дроби, например «21,255 °», а не «21 ° 15 ′ 18 ″».
  • Десятичные маркеры — для любого числа, имеющего дробную часть, десятичный маркер (иногда называемый десятичной точкой) является символом, отделяющим целую часть числа от его дробной части.Обычно это точка или запятая. Для значений от минус единицы до единицы десятичному маркеру предшествует ноль, например «0,123».
  • Разделитель тысяч — числа, состоящие из длинных последовательностей цифр, часто разделяются на группы по три цифры, чтобы их было легче читать. Предпочтительный метод разделения этих групп — использовать пробел, поскольку использование точек или запятых может интерпретироваться по-разному в разных частях мира.Например, скорость света выражается как «299 792 458 м / с». Обратите внимание, что если до или после десятичного маркера есть только четыре цифры, разделитель обычно не считается необходимым.
  • Умножение и деление — для обозначения умножения могут использоваться различные методы. Имена перемножаемых переменных могут быть сопоставлены (размещены рядом друг с другом), например «ху». Их можно заключить в квадратные скобки, например «(х) (у)».Знак умножения можно использовать для обозначения умножения, помещая его между переменными, которые нужно умножить, например «х × у». Обратите внимание, что знак умножения всегда следует использовать там, где только числа умножаются вместе, но его лучше избегать, если используются имена переменных (во избежание путаницы с общим именем переменной x). Использование средней точки («·») не рекомендуется. Деление обозначается солидом, например «x / y» или отрицательный индекс, например «x y -1 ».

Кратные и подкратные единицы единиц СИ

Кратные и подмножественные единицы единиц СИ обозначаются путем добавления соответствующего префикса к символу единицы.Префиксы печатаются в виде римских (вертикальных) символов, добавляемых к символу единицы без промежуточного пробела. Большинство кратных префиксов единиц представляют собой символы верхнего регистра (за исключением дека (da), гекто (h) и килограмма (k). Все префиксы подмножественных единиц представляют собой символы нижнего регистра. Имена префиксов всегда печатаются строчными буквами, за исключением тех, где они появляются в начале предложения, а единицы с префиксом появляются как отдельные слова (например, миллиметр, микропаскаль и т. д.). Все кратные и подкратные являются целыми степенями десяти.Превышение ста (или сотых) кратных и подкратных является целыми степенями одной тысячи, хотя они по-прежнему выражаются в степенях десяти. В следующей таблице перечислены наиболее часто встречающиеся множественные и подмножественные префиксы.

Единицы, не относящиеся к системе СИ, все еще широко используются
Кол-во Единица Единица
Символ
SI
Ед. 1 ч = 60 мин = 3600 с
время день д 1 д = 24 ч = 86 400 с
длина астрономическая единица ua 1 ua = 1.495 978 706 91 (6) × 10 11 м
плоскость и фазовый угол градусов ° 1 ° = (π / 180) рад
плоскость и фазовый угол минут 1 ′ = (1/60) ° = (π / 10 800) rad
плоскость и фазовый угол секунда 1 ″ = (1/60) ′ = (π / 648000) рад
площадь га га 1 га = 1 га 2 = 10 4 м 2
объем литр л или л
масса тонн т 1 т = 10 3 кг
масса дальтон Да 1 Да = 1.660539 040 (20) × 10 -27 кг
энергия электронвольт эВ 1 эВ = 1,602 176 634 × 10 -19 Дж
логарифмический коэффициент логарифмический коэффициент Np
логарифмическое отношение bel B
логарифмическое отношение децибел дБ0

78 децит.

-24

Префиксы SI
Фактор Название Символ Фактор Название Символ
10 1 дека da
10 2 га h 10 -2 сенти c
10 3 килограмм k 900i 900i 900

м
10 6 мега M 10 -6 микро мк
10 9 гига

5

900 nano n
10 12 tera T 10 -12 pico р
10 15 пета P 10 -15 фемто f
10 18 exa E atto a
10 21 zetta Z 10 -21 zepto z
Y 24 yocto y

единиц и размерности

единиц и размерности

Единицы и размерность

Содержание

  • Физические величины и связанные с ними размеры
  • Основные физические величины
  • Механические физические величины
  • Электрические физические величины
  • Алгебра размерности
  • Преобразование систем единиц
  • Определения основных единиц
  • Определения производных единиц
  • Константы преобразования единиц
  • Физические константы
  • Физические уравнения
  • Физические величины и связанные с ними размеры

       Ошибки могут возникать при написании уравнений для решения задач в классической
    физика.Многие из этих ошибок можно предотвратить, выполнив измерение
    проверьте уравнения. Все физические величины имеют фундаментальное измерение
    это не зависит от единиц измерения. Основные физические размеры
    являются: длина, масса, время, электрический заряд, температура и сила света.
    
       Существует ряд систем единиц измерения физических размеров.
    Система MKS основана на измерении метра, килограмма и секунды. Система CGS
    основывается на сантиметре, грамме, секунде измерения.Английская система основана на
    на ногах, фунт, второе измерение. Несколько физических измерений и
    связанными единицами измерения в этих трех системах являются:
    
    
            Система единиц физических величин
              Dimension MKS CGS английский
    
    
              длина метр сантиметр фут
    
              масса килограмм грамм фунт масса
    
              время секунда секунда секунда
    
              сила ньютон дин фунтал
    
              энергия джоуль эрг B.t.u.
    
    
       Проверка физического уравнения имеет два аспекта. Первый - это проверить
    размерность. Размерность не зависит от системы единиц. В
    во-вторых, проверить, что в уравнении используется согласованная система единиц.
    
       Примером проверки размерности является использование основного уравнения F = ma to
    определить, что сила имеет размерную массу x длину / время в квадрате, тогда
                  2
    проверьте правильность размеров F = mv / r. Проверка осуществляется
    расширение габаритов, e.грамм. масса x (длина / время) x (длина / время) / длина.
    Объединение условий и уменьшение урожайности дает квадрат массы x длины / времени. Это согласен
    с размерами, ожидаемыми для силы из основного уравнения F = ma. В виде
    Ожидается, что центростремительная сила имеет ту же размерность, что и сила от
    Второй закон движения Ньютона.
    
       В приведенной ниже таблице представлены названия физических величин с
    сопутствующая информация. Второй столбец - один из типичных используемых символов.
    для физического количества. Третий столбец - это размер физического
    количество, выраженное в фундаментальных измерениях.Четвертый столбец
    - название единицы в системе измерения MKS. Пятая колонна
    - типичное уравнение единицы MKS. Независимая таблица представляет преобразование
    коэффициенты из системы измерения MKS в другие системы измерения.
    
       Физика развивалась в течение многих лет многими людьми из самых разных
    дисциплин. Таким образом, возникает неоднозначность и дублирование символов.
     

    Основные физические величины

    ФИЗИЧЕСКАЯ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
    
    длина s L метр м
    
    масса м М килограмм кг
    
    время t T секунда сек
    
    электрический заряд q Q кулон c
    
    сила света I C свеча кд
    
                                                                      о
    температура T K градус кельвина K
    
    угол тета нет радианы нет
     

    Физико-механические величины (производные)

    ФИЗИЧЕСКАЯ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
                                        2 2
    площадь A L квадратный метр м
    
                                        3 3
    объем V L стере м
    
    скорость v L / T метр в секунду м / сек
    
    угловая скорость omega 1 / T радиан в секунду 1 / сек
    
                                          2 2
    ускорение a L / T метр на квадратный м / сек
                                                   второй
    
                                          2 2
    угловое ускорение альфа 1 / Т радиан за 1 / сек
                                                   квадратная секунда
    
                                           2 2
    сила F мл / т ньютон кг м / сек
    
                                         2 2 2 2
    энергия E ML / T джоуль кг м / сек
    работа W "
    тепло Q "
    
                                         2 2 2 2
    крутящий момент T ML / T ньютон-метр кг м / сек
    
    
                                         2 3
    мощность P ML / T ватт джоуль / сек
    
                                          3 3
    плотность D M / L килограмм на кг / м
                                                   кубический метр
    
                                           2 2
    давление P M / LT ньютон на кг / м сек.
    квадратный метр модуля упругости
    
    импульс p ML / T ньютон секунда кг м / сек
    импульс
    
                                         2 2
    инерция I ML / T джоуль-секунда кг · м / сек
    
    
    световой поток phi C люмен (4Pi свеча cd sr
                                                   для точечного источника)
                                          2 2
    освещенность E C / L люмен на кд ср / м
                                                   квадратный метр
    
                                         2 2 2 2 о
    энтропия S ML / T K джоуль на градус кг м / сек K
    
                                        3 3
    объемный расход Q л / т куб.м / сек
                                                   в секунду
    
                                        2 2
    кинематическая вязкость ню л / т квадратный метр м / сек
                                                   в секунду
    
    динамическая вязкость mu M / LT ньютон-секунда кг / м-сек
                                                   за квадратный метр
    
                                          2 2 2 2
    удельный вес гамма M / L T ньютон кг / м сек
                                                   за кубический метр
    
     

    Электрические физические величины (производные)

    ФИЗИЧЕСКОЕ КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ РАЗМЕР ЕДИНИЦА ИЗМЕРЕНИЕ УРАВНЕНИЕ
    _________________ ______ _________ ________________ ______________
    
    электрический ток I Q / T ампер c / сек
    
                                         2 2 2 2
    ЭДС, напряжение, потенциал E ML / T Q вольт кг м / с c
    
                                         2 2 2 2
    электрическое сопротивление R ML / TQ Ом кг м / сек c
    
                                         2 3 2 3
    проводимость сигма TQ / ML mho на метр сек c / кг · м
    
                                        2 2 2 2 2 2
    емкость C T Q / ML фарад с / кг · м
    
                                         2 2 2 2
    индуктивность L ML / Q генри кг м / c
    
                                           2 2
    плотность тока J Q / TL ампер на с / сек м
                                                   квадратный метр
    
                                          3 3
    плотность заряда rho Q / L кулон на к / м
                                                   кубический метр
    
    магнитный поток, B M / TQ weber на Kq / sec c
       квадратный метр магнитной индукции
    
    магнитная напряженность H Q / LT ампер на метр c / м · сек
    
    магнитный векторный потенциал A ML / TQ Вебер / метр кг м / сек c
    
                                           2 2
    напряженность электрического поля E ML / T Q вольт / метр или кг · м / сек c
                                                   ньютон на кулон
    
                                          2 2
    электрическое смещение D Q / L кулон на см / м
                                                   квадратный метр
    
                                           2 2
    проницаемость мю ML / Q генри на метр кг м / c
    
                                        2 2 3 2 2 3
    диэлектрическая проницаемость, epsi T Q / ML фарад на метр сек c / кг · м
      диэлектрическая постоянная
    
                                                                         -1
    частота f Pi / Т герц сек
    
                                                                         -1
    угловая частота омега 1 / T радиан в секунду с
    
    длина волны лямбда L метры м
     

    Алгебра размерности

       Размерность любой физической величины можно записать как
    
                      а б в г д е
                     L M T Q C K
    
    где a, b, c, d, e и f - целые числа, например -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4
    и L - длина, M - масса, T - время, Q - заряд, C - сила света.
    К - температура.Нулевой показатель степени означает, что размер не применяется.
    к физическому количеству. Применяются обычные правила алгебры для показателей
    для совмещения размеров.
    
       Чтобы сложить или вычесть две физические величины, они должны
    иметь такое же измерение. Результирующая физическая величина имеет то же
    Габаритные размеры. Физические величины с одинаковой размерностью в разных
    системы единиц могут быть добавлены или вычтены путем умножения одного из
    количества с помощью коэффициента преобразования единиц для получения совместимых единиц.Умножение двух физических величин приводит к новому физическому
    количество, которое имеет сумму показателей размерностей исходной
    две величины.
    
       Деление одной физической величины на другую приводит к новому физическому
    величина, имеющая размерность показателя первой величины минус
    показатели второй величины.
    
       Извлечение квадратного корня из физической величины приводит к новому физическому
    величина, имеющая размерность с показателем, равным половине начальной размерности.Повышение физической величины до степени приводит к появлению новой физической величины.
    имеющий размерность с показателями, умноженными на степень.
    
              например v имеет размерность L / T
    
                         2 2 2 2 -2
                   тогда v имеет размерность L / T или L T
    
    
       Производная одной физической величины по отношению к другой физической величине.
    количество приводит к новой физической величине с показателями степени
    первое измерение минус показатели другого измерения.
    
             е.грамм. v имеет размерность L / T, t имеет размерность T,
    
                                               2
                   тогда dv / dt имеет размерность L / T ускорения
    
    
       Интеграл одной физической величины в диапазоне другого физического
    количество приводит к новой физической величине, которая имеет размерность с
    сумма показателей двух величин.
    
            
             например v имеет размерность L / T, t имеет размерность T,
    
                   то интеграл v dt имеет размерность L
     

    Преобразование систем единиц

       Этот раздел организован таким образом, чтобы соответствовать обсуждению физических
    величины и уравнения физики.Определение шести основных
    единицы физических величин представлены для системы единиц МКС. В
    определение некоторых производных единиц затем представлено в системе MKS. В
    определения в других системах единиц следуют определениям MKS. Это
    за которой следует таблица коэффициентов пересчета между системой MKS и другими
    системы единиц.
    
    
       Система MKS, основанная на счетчике, килограмм-секунде, была расширена, чтобы позволить
    сила и энергия от электрических величин должны быть измерены в одном рационализированном
    система единиц.Система была предложена Георгием в 1904 году.
    IEC 1935 г. вступит в силу 1 января 1940 г. Переход от электрического к механическому
    преобразование было выбрано исходя из проницаемости свободного пространства, которое необходимо
    
            -7
    4Pi x 10 генри на метр.
     

    Определение основных единиц

    Метр, основная единица длины, определяемая как расстояние между двумя
                                                              о
    указанные линии на определенном слитке из платино-иридия при 0 ° C при стандарте
    атмосферное давление поддерживается в двух нейтральных точках 0.285 метров от
    центр бара. Бар находится в Международном бюро весов.
    и Меры возле Парижа, Франция.
    
    
    Сантиметр, единица измерения длины cgs, определяемая как 1/100 метра.
    
    
    Футы, английская единица измерения длины, определяемая как 0,3048 метра в США.
    
    
    Дюйм, английская единица измерения длины, определяемая как 0,00254 метра в США.
    
                                           -10
    Ангстрем, единица длины, определяемая как 10 метров.
    
    
    Килограмм, основная единица массы, определяемая как масса определенного
    цилиндр из платины - иридий хранится в Международном бюро весов и
    Меры.Грамм, cgs единица массы, определяемая как 1/1000 килограмм.
    
    
    Фунт, английская единица массы, фунт экирдупуа определяется как
    0,45357 килограмм в США. Аптекарский или тройской фунт
    5760/7000 фунтов стерлингов.
    
    
    Вторая, фундаментальная единица времени, определяемая как одна 86400-я часть среднего
    солнечный день. В настоящее время измеряется атомными часами, основанными на скорости ядерных
    разлагаться.
    
    
    Кулон, фундаментальная единица заряда, определяемая как заряд, необходимый для
    получить один ньютон силы между двумя такими зарядами на расстоянии одного
    метр.Свеча, основная единица силы света, определяемая как источник
    интенсивность квадратного отверстия 1/60 сантиметра стандартного источника света
    светящейся полости с температурой, равной температуре затвердевающей платины.
    Точечный источник из одной свечи излучает один люмен на стерадиан.
    
    
    Градусы Кельвина, основная единица измерения температуры, определяемая как ноль, где
    молекулярная активность газов прекращается. Шкала основана на нулевых градусах.
    Цельсия (Цельсия) для точки замерзания воды и 100 градусов
    по Цельсию при температуре кипения воды.Ноль градусов по Цельсию - 273,16
    градусов кельвина.
    
    
    Радианы, основная единица угла, определяемая как угол, образованный
    длина дуги окружности равна радиусу, образующему дугу.
     

    Определение производных единиц

    Ньютон, единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения массы.
    1 килограмм со скоростью 1 метр в секунду в секунду при непрерывном действии.
    
    
    Дин, сгс единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения массы.
                                                                      -5
    1 грамм при скорости 1 сантиметр в секунду в секунду.Одна дина равна 10 ньютонам.
    
    
    Фунтал, английская единица силы, определяемая как сила, необходимая для ускорения.
    масса 1 фунт при скорости 1 фут в секунду в секунду. Один фунтал - это
              -10
    7.23300 10 ньютонов. Фунтал, основанный на земном притяжении, равен 32,174 фунта.
    Avoirdupois.
    
    
    Джоуль, единица энергии, определяемая как работа, совершаемая 1 ньютоном, действующим через
    расстояние один метр.
    
    
    Эрг, сгс единица энергии, определяемая как работа, выполняемая 1 дином, действующим через
                                             -7
    расстояние в один сантиметр.Один эрг равен 10 джоулям.
    
    
    Килограмм калорий, большая калория, единица энергии - это тепло, необходимое для
    повысить температуру 1 килограмма воды с 1 градуса Цельсия на
    заявленная температура. т.е. кг кал (22 ° C). Средняя килограммовая калорийность определяется как
    1/100 тепла, необходимого для повышения температуры 1 кг воды
          о о
    от 0 C до 100 C. Маленькая калорийность - это калорийность в граммах, равная 1/1000 от
    большая калорийность. Один средний килограмм калории равен 0,000238889 джоуля.
    
    
    Британская тепловая единица, Б.t.u, единица энергии, количество тепла, необходимое для подъема
    температура 1 фунта воды 1 градус по Фаренгейту при заявленной
                               о
    температура. т.е. B.t.u. (39 F). Средняя британская тепловая единица определяется как
    1/180 тепла, необходимого для повышения температуры 1 фунта воды с
      о о
    От 32 до 212 F. Одно среднее значение B.t.u. составляет 0,00009480 джоуль.
    
    
    Мол, килограмм молекулы - это количество килограммов вещества, которое
    соответствует его молекулярной массе, деленной на 1000. В системе cgs
    единиц моль, грамм молекула, это количество граммов вещества, которое
    соответствует его молекулярной массе.Масса отдельной молекулы в
    килограммы - это килограмм молекулы, деленный на число Авогадро. Для атомов
    молекулярная масса - это атомная масса.
    
    
    Стерадиан, sr, представляет собой отношение площади пересекаемой поверхности
    сфера к радиусу сферы в квадрате. 4Pi стерадианы означает
    перехватывается общая площадь сферы.
    
    
    Ватт, единица мощности, определяемая как работа, выполняемая с постоянной скоростью, равной единице.
    джоуль в секунду.
    
    
    Лошадиная сила (механическая), английская единица мощности, определяемая как выполненная работа.
    со скоростью 550 фут-фунтов в секунду.Одна механическая мощность равна
    745,705 Вт.
    
    
    Лошадиная сила (электрическая), английская единица мощности, по определению точно
    760 ватт.
    
    
    Ампер, единица измерения электрического тока, определяемая как ток, который будет течь.
    через цепь с сопротивлением один Ом при приложении одного вольт. В
    международный стандарт определяется как текущий, который будет депонировать серебро
    со скоростью 0,00111800 грамм в секунду. Один международный ампер - это примерно
    0,999835 абсолютного ампера. Международные электрические единицы основаны на физических
    стандарты, спецификации которых немного ошибочны.Инструменты, изготовленные после
    1 января 1948 г. откалиброваны в абсолютных единицах.
    
    
    Заметки:
            Используется единственная форма единиц, за исключением ступни и ступни.
            Имена собственные, используемые в единицах измерения и константах, не пишутся с заглавной буквы.
    
    
    Рекомендации:
                 Коэффициенты пересчета и таблицы Циммермана и Лавина
                 Электрические и магнитные поля, Стивен Аттвуд
                 Элементы физики Шортли и Уильямса
    
     

    КОНВЕРТАЦИЯ ЕДИНИЦ

    получить единицы МКС от других единиц, чтобы получить другие единицы от единиц МКС
    
    значение значение значение значение
    в MKS = в другом x константа в другом = в MKS x константа
    единицы единицы единицы единицы
    
                                     длина
    
    метр = ангстрем x 1.0E-10 ангстрем = метр x 1.0E10
    
    метр = мил x 0,254E-4 мил = метр x 39370,07874
    
    метр = сантиметр x 0,01 сантиметр = метр x 100
    
    метр = дюйм x 0,0254 дюйма = метр x 39,37007874
    
    метр = фут x 0,3048 фут = метр x 3,280839895
    
    метр = ярд x 0,18288 ярд = метр x 1,0936111
    
    метр = сажень x 1,8288036 сажень = метр x
    
    метр = стержень x 5,02

    стержень = метр x 0.19883839 метр = цепь (инспектор) x 20,12 цепи (инспектор) = метр x 66 футов метр = цепь (инженер) x 30,48006 цепь (инженер) = метр x 100 футов метр = фарлонг x 0.2011684E + 3 фарлонга = метр x 0,49709597E-2 метр = миля (статут) x 1,6093472E + 3 мили (статут) = метр x 0,6213699E-3 * метр = миля (морская) x 1,8532487E + 3 миля (морская) = метр x 0,539593E-3 метр = лига (земля) x 4.82804E + 3 лига (земля) = метр x метр = лига (морская) x 5.5596E + 3 лига (морская) = метр x метр = световой год x 9.459936E + 15 световых лет = метр x масса килограмм = грамм x 0,001 грамм = килограмм x 1000 килограмм = зерно (трой) x 0,6480E-4 гран (трой) = килограмм x килограмм = пеннивейт (трой) x 1,5552E-3 пеннивейт (трой) = килограмм x 24 зерна килограмм = карат (трой) x 0,2E-3 3086 гран килограмм = сомнение x 1.296E-3 scruple = килограмм x килограмм = драм (avdp) x 1.772E-3 драм (avdp) = килограмм x килограмм = унция (avdp) x 0.02834952 унция (avdp) = килограмм x 35,27 килограмм = унция (тройская) x 0,031 · 103481 унция (тройская) = килограмм x 32,15 килограмм = фунт (трой) x 0,37324177 фунт (трой) = килограмм x 2,67

    килограмм = фунт (avdp) x 0,45359244 фунт (avdp) = килограмм x 2,204622341 * килограмм = тонна (короткая) x 907,18486 тонна (короткая) = килограмм x 2000 фунтов * килограмм = тонна (длинная) x 1016,047 тонна (длинная) = килограмм x 0,9842064E-3 килограмм = тонна (метрическая) x 1000 (метрическая) = килограмм x 0,001 время секунда = минута x 60 минут = секунда x секунда = час x 3600 час = секунда x второй = день x 0.86400E + 5 день = второй x вторая = две недели x 1.2096E + 6 две недели = вторая x второй = месяц x 2,628E + 6 месяц = ​​второй x второй = год x год = второй x электрический заряд кулон = заряд электрона x заряд электрона = кулон x 1,60193E-19 кулон = фарадей x фарадей = кулон x 96,480 кулон = ампер-часы x ампер-часы = кулон x 3600 температура o o o oL К = С + 273.16 С = К - 273,16 o o oL К = F = (К - 273,16) х 1,8 + 32,0 угол радиан = секунда (угловая) x 4,84814E-6 секунда (угловая) = радиан x радиан = минута (угловая) x 0,0002

    минута (угловая) = радиан x радиан = градус (угловой) x 0,0174533 градус (угловой) = радиан x радиан = оборот x 6,283 1853 оборот = радиан x радиан = бам х область квадратный метр = квадратный сантиметр квадратный сантиметр = квадратный метр х 1.0E-4 x 10 000 квадратный метр = квадратный дюйм квадратный дюйм = квадратный метр х х квадратный метр = квадратный фут квадратный фут = квадратный метр х 0,092
  • х квадратный метр = квадратный ярд квадратный ярд = квадратный метр х х квадратный метр = квадратная миля (статут) квадратная миля (статут) = квадратный метр х х квадратный метр = акр x 4046.873 акра = квадратный метр x квадратный метр = круговой мил x круговой мил = квадратный метр x 1,97352E + 6 квадратный метр = га x 1,0E + 4 га = квадратный метр x квадратный метр = поселок x 93,24E + 6 поселок = квадратный метр x квадратный метр = сарай x 1.0E-28 объем кубический кубический кубический кубический метр = сантиметр x 1.0E-6 сантиметр = метр x 1.0E + 6 кубический кубический кубический кубический метр = дюйм x 0.16387162E-4 дюйма = метр x кубический метр = кубический фут x 0,028317017 кубический фут = кубический метр x кубический метр = кубический ярд x кубический ярд = кубический метр x кубический кубический кубический кубический метр = миля (статут) x миля (статут) = метр x кубический метр = литр x 0,001 литр = кубический метр x 1000 кубический метр = жидкая унция x 0,295737E-4 жидкая унция = кубический метр x 0,33814E + 7 кубический метр = чашка x кубический кубический метр = пинта (жидкость) x 0.4731798E-3 пинта (жидкость) = метр x 21113,4 кубический метр = кварта (жидкость) x кварта (жидкость) = кубический метр x кубический метр = галлон x 0,003785 галлона = кубический метр x кубический метр = баррель x 1 / 0,1589873 баррель = кубический метр x 0,1589873 кубический метр = пинта (сухая) x 0,03524 / 64 кубический метр = кварта (сухая) x 0,03524 / 32 кубический метр = клев x 0,03524 / 4 кубический метр = бушель x 0,03524 бушель = кубический метр x кубический метр = бочонок x (менее 10 галлонов) кубический метр = шнур x 3,625 баррель = галлон x 31.5 (еда) x 42 (нефть) скорость метр в секунду = сантиметры в секунду x метр в секунду = километр в час x метр в секунду = дюймов в секунду x метр в секунду = футов в секунду x метр в секунду = мили в секунду x метр в секунду = дюймы в минуту x метр в секунду = футов в минуту x метр в секунду = мили в час x метр в секунду = узлы x ускорение метр на секунду в квадрате = сантиметр на секунду в квадрате x метр на секунду в квадрате = футов на секунду в квадрате x метр в секунду в квадрате = мили в час в квадрате x сила ньютон = дин x 1.0E-5 ньютон = фунтал x 7,23300E-10 ньютон = фунт x 7,23300E-10 / 32,17 г энергия джоуль = эрг x 1,0E-7 джоуль = грамм калорий x 0,238889E-6 джоуль = килограмм калорий x 0,238889E-3 джоуль = грамм калорий x 0,238889E-6 джоуль = B.t.u x 0,9480E-4 джоуль = фут-фунт x 1,356 джоуль = киловатт-час x 3,6E + 6 джоуль = лошадиные силы-часы x 2,684E + 6 мощность ватт = килограмм калорий в секунду x ватт = килограмм калорий в минуту x ватт = мощность (механическая) x 745.705 ватт = мощность (электрическая) x 760 ватт = лошадиные силы (метрическая система) 1.014? ватт = лошадиные силы (котел) x 9.804E + 3 33 520 БТЕ в час ватт = B.t.u в минуту x 17,57 ватт = БТЕ в час x 17,57 * 60 ватт = фут-фунт в минуту x 0,2260E-3 33000 л.с. ватт = фут-фунт в секунду x 1,356 550 л.с. плотность килограмм на кубический метр = фунт на кубический фут давление паскаль = ньютон на квадратный метр x 1 паскаль = фунтов на квадратный фут x паскаль = тонна на квадратный фут x паскаль = атмосфера (стандарт) x 1.013250E5 паскаль = футов воды x паскаль = дюймы ртутного столба паскаль = миллиметры ртутного столба x 1 / 133,3 паскаль = бар x 1.0E5 паскаль = миллибар x паскаль = торр х крутящий момент метр ньютон = фут фунт x скорость потока кубический метр в секунду = галлон в минуту x 0,6309E-8 кубический метр в секунду = кубический фут в минуту x 0,4719E-3 удельная теплоемкость, энтропия o oL джоуль на килограмм K = B.t.u. за фунт F x 4.187E + 3 динамическая вязкость равновесие = дин-секунда на квадратный сантиметр кинематическая вязкость сток = квадратный сантиметр в секунду электрический ток ампер = ампера x 10 ампер = статампер x 0,333333E-9 магнитный поток B магнитная индукция магнитодвижущая сила напряженность магнитного поля H диэлектрическая постоянная постоянная диэлектрической проницаемости скорость вращения радиан в секунду = оборотов в секунду x радиан в секунду = оборотов в минуту x
  • ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

       Есть ряд физических констант, которые используются в уравнениях
    
    решать задачи по физике.Ошибки могут возникать из-за размерности
    
    и / или единицы физической постоянной неизвестны. Таблица ниже
    
    представляет некоторые физические константы с их типичным символом, размерностью,
    
    номинальная стоимость и единица измерения в системе МКС.
    
    ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ СИМВОЛ РАЗМЕР MKS ЗНАЧЕНИЕ ЕДИНИЦА
    _________________ ______ _________ _________ ____
    
                                            3 3
    плотность воздуха, нормальная rho M / L 1.293 кг / м
       условия
    
    
    молекула воздуха, масса m M 4.81E-26 кг
                                  а
    
    
    молекула воздуха, w M 0,028952 кг / моль
     килограмм молекулярный вес
    
    
                                             2 2
    атмосферное давление A M / LT 1.01325 ньютон / м
    
    
    Число Авогадро N нет 6.023E + 23 молекулы в
      молекулы в моль моль
    
    
                                           2 2 o
    Постоянная Больцмана k ML / T K 1.380E-23 джоуль / K
    
    
                                           2 2
    электрон-вольт e ML / T 1.60210E-10 джоуль
    
    
                                           3 2 2 2 2
    электростатическая постоянная k ML / T Q 8.987E + 9 нт м / кулон
      обратная диэлектрическая проницаемость м / фарад
    
    
    элементарный заряд e Q 1.6021892E-19 кулон
    
    
    масса электрона m M 9.1066E-31 кг
                                  е
    
    Фарадей f L / T 9.648456E + 4 кулон / моль
    
    
                                           2 2 o
    газовая постоянная моля R ML / T K 8,3144 джоуль / K
    
                                            2 2
    сила тяжести (земля) g L / T 9.80665 м / сек
    
    
    масса атома водорода m M 1.6734E-27 кг
                                  час
    
    
    атом водорода w M 1.0079E-3 кг / моль
      килограмм атомный вес
    
    
                                           2 2
    сопротивление свободного пространства Z ML / TQ 120Pi Ом
                                  0
    
    
    механический эквивалент Дж нет 4186,05 джоуль /
       тепла кг калорий
    
    
                                          2 2 3
    диэлектрическая проницаемость (вакуум) epsi T Q / ML 8.854E-12 фарад / метр
                                     0
    
    
                                             2
    проницаемость (вакуум) мю ML / Q 4Pi E-7 генри / метр
                                   0
    
    
    Pi, отношение окружности Pi нет 3.14159265 радиан
          к диаметру
    
                                           2
    Постоянная Планка h ML / T 6.624E-34 джоуль-секунда
    
    
    скорость света (в вакууме) c L / T 2.997E + 8 метров в секунду
    
    
    скорость звука (воздуха) с Л / Т 331,45 м / сек
    
    
                                          2 2 2 2
    универсальный гравитационный G L / MT 6.6720E-12 нт м / кг
        постоянный
    
    
    
    Примечание: некоторые константы связаны с комбинациями других констант:
          электростатическая постоянная = диэлектрическая проницаемость 1 / 4Pi (вакуум)
          скорость света = 1 / sqrt (диэлектрическая проницаемость x проницаемость)
          полное сопротивление свободного пространства Z = sqrt (проницаемость / диэлектрическая проницаемость)
                                   0
    
     

    ФИЗИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ

    
                         НЕКОТОРЫЕ УРАВНЕНИЯ ФИЗИКИ
    
    
    F = m сила равна массе, умноженной на ускорение,
                         Второй закон движения Ньютона
    
    
           2
    F = m v / r сила равна массе, умноженной на квадрат скорости по радиусу,
                         центростремительная сила массы, движущейся по кругу
    
    
                 2
    F = G м м / с гравитационная сила между массой и массой на расстоянии s
           1 2 1 2
                         с универсальной гравитационной постоянной G
    
    
                   2
    g = G m / r ускорение свободного падения на земле
           земля земля
    
    
                 2
    F = k Q Q / s электрическая сила между зарядом и зарядом на расстоянии s
           1 2 1 2
                         с электростатической постоянной k.Если есть диэлектрик
                         затем умножьте на безразмерную диэлектрическую проницаемость.
    
    
    F = 1 / 2Pi мю I I / с
                   1 2
                         электрическая сила между двумя параллельными проводами, несущими
                         токи I и I с шагом s с проницаемостью
                                   1 2
                         му. Это сила на один метр длины провода.
    
    
             2
    F = B H s
                         электрическая сила в магнитном поле равна магнитной
                         поток, умноженный на магнитную напряженность, приложенную к области
    
             2
    F = E D s
                         электрическая сила в электрическом поле равна электрической
                         умножение напряженности поля на приложенное электрическое смещение
                         в область
    
    
    s = v t расстояние равно скорости, умноженной на время (линейно)
    
    
    v = a t скорость равна ускорению, умноженному на время (линейно)
    
    
                          2
    s = s + v t + 1/2 a t
         0 0
                         линейное расстояние равно начальному расстоянию плюс
                         начальная скорость умноженная на время плюс половина ускорения
                         умножить на квадрат времени
    
                2
    v = sqrt (v + 2as)
     f 0
                        конечная скорость равна квадратному корню из
                        начальная скорость в квадрате плюс двукратное ускорение
                        раз пройденное расстояние
    
    
    v = sqrt (s g) критическая скорость для любого объекта на орбите с
     c
                        расстояние s от источника гравитационного поля g
    
    
    theta = omega t угол равен угловой скорости, умноженной на время (вращение)
    
    
    omega = alpha t угловая скорость равна угловому ускорению, умноженному на время
                        (вращательный)
    
                                          2
    тета = тета + омега т + 1/2 альфа т
                 0 0
                        угловой поворот равен начальному углу плюс
                        начальная угловая скорость умноженная на время плюс половина
                        угловое ускорение, умноженное на квадрат времени
    
               2
    w = sqrt (w + 2 альфа * угол)
     f 0
                        конечная угловая скорость равна квадратному корню из
                        квадрат начальной угловой скорости в два раза больше
                        угловое ускорение, умноженное на пройденный угол
    
    
    E = I R напряжение равно току через резистор, умноженному на
                        сопротивление
    
    I = C (E - E) / (t - t)
            2 1 2 1
                        ток через конденсатор равен емкости
                        раз изменение напряжения по сравнению с изменением во времени
    
    E = L (I - I) / (t - t)
            2 1 2 1
                        напряжение на катушке индуктивности равно индуктивности
                        раз изменение тока по сравнению с изменением во времени
    
    C = epsi A / с
                        емкость в фарадах конденсатора с параллельными пластинами
                        равна диэлектрической проницаемости, умноженной на площадь, деленную на
                        интервал.L = n mu r (ln 8r / d - 7/4)
                        индуктивность в генри n витков провода диаметром
                        d плотно завернутый в спираль радиуса r с проницаемостью
                        mu приблизительно определяется этим уравнением.
    
    H = 1/2 л / г
                        магнитная напряженность в центре токовой петли
                        равно 1/2 тока, деленного на радиус петли
    
    B = mu H магнитный поток равен проницаемости, умноженной на
                        магнитная напряженность
    
    D = epsi E электрическое смещение равно диэлектрической проницаемости
                        умноженное на напряженность электрического поля
    
    P = E I мощность равна электрическому потенциалу, вызывающему ток
    
    P = F s мощность равна силе, приложенной на расстоянии
    
           2 л
    E = m c энергия от преобразования массы в энергию
                           (c = скорость света)
    
               2 л
    E = 1/2 m v кинетическая энергия массы, движущейся со скоростью
    
    E = m g s потенциальная энергия массы в гравитационном поле
                        на высоте s
    
    E = 1/2 B H V энергия магнитного поля в объеме V с магнитным
                        поток B и магнитная напряженность H.Обычно это
                        интеграл приращения объема, умноженный на B, умноженный на H
                        в дополнительном объеме.
    
    E = 1/2 D E V энергия электрического поля в объеме V с электрическим
                        смещения D и напряженности электрического поля E. Это
                        обычно это интеграл от приращения объема, умноженного на D
                        умножить на E в увеличивающемся объеме.
    
               2
    E = 1/2 C V энергия, запасенная в конденсаторе с емкостью C, имеющей
                        напряжение V
    
               2
    E = 1/2 L I энергии, запасенной в катушке индуктивности с индуктивностью L, имеющей
                        ток я
    
    
    T = F s крутящий момент равен силе, приложенной на радиусе s
    
    T = I альфа крутящий момент равен инерции вращения, умноженной на угловой
                        ускорение
    
    
                                     2
    E = P V = R T = N k T = 1/3 Н · м v Закон идеального газа
                                     среднеквадратичное значение
                        Эти соотношения рассчитаны на один моль (килограмм-молекулу)
                        идеальный газ при абсолютном давлении P, объем V,
                        газовая постоянная R, число Авогадро N, число Больцмана
                        постоянная k, температура T в градусах кельвина, газ
                        масса молекулы m, среднеквадратичная скорость молекул
                        v в метрах в секунду.Каждый раздел уравнения
                         среднеквадратичное значение
                        представляет энергию в джоулях.
    
                 2 2
    P + 1/2 rho v + rho g z = P + 1/2 rho v + rho g z
     1 1 1 2 2 2
    
                        Это уравнение связывает давление P, скорость v и относительную
                        высота z для несжимаемой жидкости в трубе, наблюдаемая
                        в позиции 1 и позиции 2. rho - плотность
                        жидкость, а g - гравитационная постоянная.2
    L = C rho v A / 2
         LL
                        подъемная сила равна безразмерному коэффициенту
                        высота подъема, умноженная на плотность воздуха, умноженная на квадрат скорости, умноженный на
                        площадь поверхности деленная на 2.
    
                2
    D = C rho v A / 2
         D
                        сила сопротивления равна безразмерному коэффициенту
                        сопротивление, умноженное на плотность воздуха, умноженное на квадрат скорости, умноженное на
                        площадь поверхности деленная на 2.
    
    ню = му / ро
                        кинематическая вязкость равна динамической вязкости по
                        плотность в жидкости
    
    Р = Q (р - р)
            1 2 мощность P, необходимая для управления объемным расходом Q,
                        от давления p до давления p.1 1
    о о
     С = К - 273,16
                        градусы по Цельсию равны градусам кельвина минус 273,16
    
    o oL
     F = (К-273,16) x 9/5 + 32
                        градусы Фаренгейта как функция от градусов кельвина
    
     

    В начало

    Последнее обновление 8.09.01

    Electric Current — The Physics Hypertextbook

    Обсуждение

    определений

    текущий

    Электрический ток определяется как скорость, с которой заряд проходит через поверхность (например, поперечное сечение провода).Несмотря на то, что слово «ток» относится ко многим различным вещам, оно часто используется само по себе вместо более длинного и формального «электрического тока». Прилагательное «электрический» подразумевается контекстом описываемой ситуации. Фраза «ток через тостер», несомненно, относится к потоку электронов через нагревательный элемент, а не к потоку ломтиков хлеба через прорези.

    Как и все величины, определяемые как скорость, есть два способа записать определение электрического тока — средний ток для тех, кто заявляет о незнании вычислений…

    и мгновенный ток для тех, кто не боится вычислений…

    I = ∆q = dq
    ∆t дт

    Единицей измерения тока является ампер [А], названный в честь французского ученого Андре-Мари Ампера (1775–1836).В письменных языках без диакритических букв (а именно в английском) принято писать единицы измерения как амперы, а в неформальном общении сокращать слово до amp. У меня нет проблем с любым из этих вариантов написания. Только не используйте заглавную букву «А» в начале. Ампер относится к физику, а ампер (или ампер, или ампер) относится к единице.

    Поскольку заряд измеряется в кулонах, а время измеряется в секундах, ампер равен кулону в секунду.



    А = С

    с

    Элементарный заряд определен как ровно…

    е = 1.602176634 × 10 −19 С

    Число элементарных зарядов в кулонах будет обратной величиной этого числа — повторяющейся десятичной дробью с периодом 778 716 цифр. Я напишу первые 19 цифр, это максимум, что я могу написать (поскольку произвольных долей элементарного заряда не существует).

    C ≈ 6,241,509,074,460,762,607 e

    А потом напишу еще раз с более разумным количеством цифр, чтобы было легче читать.

    C ≈ 6.2415 × 10 18 e

    Ток в один ампер — это передача приблизительно 6,2415 × 10 18 элементарных зарядов в секунду. Для любителей случайностей это примерно десять микромолей.

    плотность тока

    Когда я визуализирую ток, я вижу, как что-то движется. Я вижу, как они движутся в каком-то направлении. Я вижу вектор. Я вижу не то. Ток не является векторной величиной, несмотря на мою хорошо развитую научную интуицию. Ток — это скаляр.И причина в том … потому что это так.

    Но подождите, становится еще страннее. Отношение силы тока к площади для данной поверхности называется плотностью тока.

    Единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр, не имеющий специального названия.



    А = А

    м 2 м 2

    Несмотря на отношение двух скалярных величин, плотность тока является вектором.И причина в том, что это так.

    Ну… на самом деле, это потому, что плотность тока определяется как произведение плотности заряда и скорости для любого места в космосе…

    J = ρ v

    Два уравнения эквивалентны по величине, как показано ниже.

    Дж = ρ v
    Дж = q DS = с dq = 1 Я
    В дт SA дт А
    Дж = I
    А

    Есть еще кое-что, что нужно учесть.

    I = JA = ρvA

    Читатели, знакомые с механикой жидкостей, могли бы узнать правую часть этого уравнения, если бы оно было написано немного иначе.

    I = ρAv

    Это произведение является величиной, которая остается постоянной в уравнении неразрывности массы.

    ρ 1 A 1 v 1 = ρ 2 A 2 v 2

    Точно такое же выражение применяется к электрическому току с символом ρ, меняющим значение между контекстами.В механике жидкости ρ означает массовую плотность, а в электрическом токе — плотность заряда.

    Описание микроскопа

    Ток — это поток заряженных частиц. Это дискретные сущности, а значит, их можно сосчитать.

    n = Н / Д

    ∆q = нкВ

    В = Ad = Av∆t

    I = ∆q = nqAv∆t
    ∆t ∆t

    I = nqAv

    Аналогичное выражение можно записать для плотности тока.Вывод начинается в скалярной форме, но в конечном выражении используются векторы.

    J = nq v

    твердых частиц

    проводимость и валентные электроны, проводники и изоляторы

    Дрейфовое движение, наложенное на тепловое движение

    Увеличить

    Перемычка текста.

    Тепловая скорость электронов в проводе довольно высока и случайным образом изменяется из-за столкновений атомов. Поскольку изменения хаотичны, средняя скорость равна нулю.

    Когда провод помещается в электрическое поле, свободные электроны равномерно ускоряются в промежутках между столкновениями. Эти периоды ускорения поднимают среднюю скорость выше нуля. (Эффект на этой диаграмме сильно преувеличен.)

    тепловая скорость электрона в меди при комнатной температуре (классическое приближение)…

    v среднеквадратичное значение = √ 3 (1.38 × 10 −23 Дж / К) (300 К)
    (9,11 × 10 −31 кг)
    v среднеквадратичное значение 100 км / с

    Ферми скорость электрона в меди (квантовая величина)…

    v fermi = √ 2E Ферми
    м e
    v fermi = √ 2 (7.00 эВ) (1,60 × 10 −19 Дж / эВ)
    (9,11 × 10 −31 кг)
    v fermi 1500 км / с

    скорость дрейфа электрона на 10 м медного провода, подключенного к автомобильному аккумулятору 12 В при комнатной температуре (среднее время свободного пробега между столкновениями при комнатной температуре τ = 3 × 10 −14 с)…

    v дрейф = 1 ∆v = 1 аτ = 1 F τ = 1 eE τ
    2 2 2 м e 2 м e
    v дрейф = (1.60 × 10 −19 C) (12 В) (3 × 10 −14 с)
    2 (10 м) (9,11 × 10 −31 кг)
    v дрейф 3 мм / с

    Тепловая скорость на несколько порядков превышает скорость дрейфа в обычной проволоке. Время на прохождение круга — около часа.

    жидкости

    ионы, электролиты

    газы

    ионов, плазма

    • 14:02 — Отключение линии электропередачи на юго-западе Огайо
      4. Стюарт — Атланта 345 кВ
      Эта линия является частью пути передачи из юго-западного Огайо в северный Огайо. Он отключился от системы из-за возгорания кисти под частью линии. Горячие газы от пожара могут ионизировать воздух над линией электропередачи, заставляя воздух проводить электричество и закорачивать проводники.
      Источник

    исторический

    Символ I был выбран для обозначения силы тока французским физиком и математиком XIX века Андре-Мари Ампером.

    Увеличить
    Pour exprimer en nombre l’intensité d’un courant quelconque, on Concevra qu’on ait choisi un autre courant арбитражер для сравнения терминов….Désignant donc par i et i ‘les rapports des tensités deux courants donnés à l’intensité du courant pris pour unite…. Чтобы выразить силу тока в виде числа, предположим, что для сравнения выбран другой произвольный ток…. Используем i и i ′ для отношения интенсивностей двух заданных токов к силе эталонного тока, взятого за единицу….
    Андре-Мари Ампер, 1826 Андре-Мари Ампер, 1826 г. (платная ссылка)

    Термин «интенсивность» теперь не имеет никакого отношения к физике.Ток — это скорость, с которой заряд проходит через поверхность любого размера — например, клеммы батареи или штыри электрической вилки. Интенсивность — это средняя мощность на единицу площади, передаваемая каким-либо явлением излучения — например, звуком оживленного шоссе, светом Солнца или частицами брызг, испускаемыми радиоактивным источником. Ток и интенсивность теперь — разные величины с разными единицами измерения и разным использованием, поэтому (конечно) они используют одинаковые символы.

    текущий интенсивность
    I = ∆q

    А = С

    ∆t с
    I = ⟨P⟩

    Вт

    А м 2

    Начало таблицы

    • 12000 А ток через магниты LHC в ЦЕРН

    Учебное пособие по физике: Электрический ток

    Если два требования электрической цепи выполнены, заряд будет проходить через внешнюю цепь.Говорят, что есть ток — поток заряда. Использование слова «ток» в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит с проводами — заряд движется. Однако ток — это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, ток — это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи. Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q, проходящего через поперечное сечение провода за время t.Ток — это просто соотношение количества заряда и времени.

    Текущее — это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость — это отношение изменения положения к времени. Ускорение — это величина скорости — скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение — это отношение изменения скорости к времени. А мощность — это величина скорости — скорость, с которой работа выполняется на объекте.Математически мощность — это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

    .

    Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении для обозначения величины тока используется символ I.

    Как обычно, когда количество вводится в Физическом классе, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины.Стандартной метрической единицей измерения силы тока является ампер. Ампер часто сокращается до А и обозначается символом единицы A. Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

    1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

    Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций. Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация. Нажмите кнопку «Проверить ответ», чтобы убедиться, что вы правы.

    Провод изолируют поперечным сечением 2 мм и определяют, что заряд 20 C пройдет через него за 40 с.

    Сечение провода длиной 1 мм изолируется, и определяется, что заряд 2 Кл проходит через него за 0,5 с.

    I = _____ ампер

    I = _____ ампер

    Обычное направление тока

    Частицы, которые переносят заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются как положительными, так и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

    Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и текущего электричества, считал положительные заряды носителями заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Это соглашение прижилось и используется до сих пор. Направление электрического тока принято считать направлением, в котором должен двигаться положительный заряд. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

    Зависимость тока от скорости дрейфа

    Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа означает среднее расстояние, пройденное носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, — это отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона. Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад.Когда на двух концах цепи установлен электрический потенциал, электрон продолжает двигаться вперед. Прогресс всегда идет к положительной клемме. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями заключается в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час. Это медленно!

    Тогда можно спросить: как может быть в цепи ток порядка 1 или 2 ампер, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует много-много носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи.Ток — это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток. То есть носителям заряда не нужно преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, насколько далеко заряды перемещаются за секунду, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

    Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, который используется в цепях домашнего освещения — медный провод 14-го калибра. В очень тонком поперечном сечении этой проволоки длиной 0,01 см будет 3,51 x 10 20 атомов меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то в тонком нуле будет до 56 кулонов заряда.Длина проволоки 01 см. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

    Чтобы еще больше проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками. Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются — у них очень низкая скорость дрейфа. Предположим, что гонка была довольно короткой — скажем, длиной 1 метр — и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время — через 30 минут после начала гонки.В таком случае течение будет очень большим — миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени. В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

    Природа потока заряда

    Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ — нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

    Как упоминалось выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Когда переключатель включен, цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем подвижным электронам в контуре, приказывая им начать движение.По получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с низкой скоростью, сигнал, информирующий их о начале движения, движется со скоростью, составляющей долю от скорости света.

    Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее, электроны, которые зажигают лампочку сразу после включения переключателя, являются электронами, которые присутствуют в самой нити накала. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран открыт, вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом пройдет по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водном контуре одновременно приводится в движение.

    Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, на которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их движение начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы носители заряда начали скапливаться или накапливаться.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток — скорость потока заряда — везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

    Проверьте свое понимание

    1. Считается, что ток существует всякий раз, когда _____.

    а. провод заряжен

    г. аккумулятор присутствует

    г. электрические заряды несбалансированные

    г. электрические заряды движутся по петле

    2. У тока есть направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

    а. + заряды перемещаются

    г. — движение электронов

    г.+ движение электронов

    3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

    а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

    г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света

    г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую

    г.очень медленно; медленнее улитки

    4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

    Выбор:

    A. давление воды

    Б. галлонов воды, стекающей с горки в минуту

    с.вода

    D. нижняя часть салазок

    E. водяной насос

    F. верх горки

    5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

    а. 0,10

    г. 0,25

    г. 0,50

    г. 1.0

    e. 5,0

    ф. 20

    г. 10

    ч.40

    и. ни один из этих

    6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

    а. Ток в один ампер — это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

    г. Когда заряд 8 Кл проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ А.

    г. Если за 10 секунд поток заряда проходит через точку A (диаграмма справа) на 5 ° C, то ток равен _________ A.

    г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

    e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

    ф. Верно или неверно:

    Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

    Напряженность магнитного поля [Энциклопедия электромагнетизма]

    Эта страница редактируется и может быть неполной или неправильной.

    Напряженность магнитного поля $ H $ — физическая величина, используемая как одна из основных мер напряженности магнитного поля. Единица измерения напряженности магнитного поля — ампер на метр или А / м.

    Напряженность магнитного поля $ H $ можно рассматривать как возбуждение, а плотность магнитного потока $ B $ как реакцию среды.

    Полезная страница? Поддерживать нас!

    Все, что нам нужно, это всего 0,10 доллара в месяц. Давай…

    Магнитное поле является векторным полем в пространстве и представляет собой вид энергии, полное количественное определение которой требует знания векторных полей как напряженности магнитного поля $ H $, так и плотности потока $ B $ (или других значений, связанных с ними, таких как намагничивание или поляризация).В вакууме в каждой точке векторы $ H $ и $ B $ ориентированы в одном направлении и прямо пропорциональны проницаемости свободного пространства, но в других средах они могут быть несовмещены (особенно в неоднородных или анизотропных материалах).

    Требование двух величин аналогично, например, электричеству. И электрическое напряжение $ V $, и электрический ток $ I $ требуются для полной количественной оценки воздействия электричества, например количество переданной энергии.

    Имя напряженности магнитного поля и символ $ H $ определены Международным бюро мер и весов (BIPM) как одна из когерентных производных физических единиц. Следовательно, строго говоря, другие названия, такие как напряженность магнитного поля или магнитное поле (или даже просто поле), которые можно встретить на повседневном техническом жаргоне , неверны.

    Затруднение с определением

    Трудно дать краткое определение такой базовой величины, как магнитное поле, но разные авторы дают хотя бы описательную версию. То же самое касается напряженности магнитного поля, а также другой основной величины — плотности магнитного потока.

    В таблице ниже приведены некоторые примеры определений $ H $, приведенные в литературе (указаны точные цитаты).

    Публикация Определение магнитного поля Определение напряженности магнитного поля $ H $ Определение плотности магнитного потока $ B $
    Ричард М. Бозорт
    Ферромагнетизм
    Магнит будет притягивать кусок железа, даже если они не находятся в контакте, и это действие на расстоянии считается вызванным магнитным полем или силовое поле. Напряженность силового поля, напряженность магнитного поля или сила намагничивания H могут быть определены в терминах магнитных полюсов: в одном сантиметре от единичного полюса напряженность поля равна одному эрстеду. Фарадей показал, что некоторые свойства магнетизма можно уподобить потоку, и задумал бесконечные линии индукции, которые представляют направление и, по их концентрации, поток в любой точке. […] Общее количество линий, пересекающих данную область под прямым углом, является потоком в этой области.Поток на единицу ара — это плотность магнитного потока или магнитная индукция и обозначается символом B.
    Дэвид К. Джайлс
    Введение в магнетизм и магнитные материалы
    Одна из самых фундаментальных идей в магнетизме — это концепция магнитного поля. Когда поле создается в объеме пространства, это означает, что происходит изменение энергии этого объема, и, кроме того, существует градиент энергии, так что создается сила, которую можно обнаружить по ускорению электрического заряда, движущегося в поле за счет силы, действующей на проводник с током, крутящего момента на магнитном диполе, такого как стержневой магнит, или даже путем переориентации спинов электронов в определенных типах атомов. Существует несколько способов определения напряженности магнитного поля H. В соответствии с развитыми здесь идеями мы хотим подчеркнуть связь между магнитным полем H и генерирующим электрическим током. Поэтому мы определим единицу напряженности магнитного поля, ампер на метр, через генерирующий ток. Самое простое определение выглядит следующим образом. Ампер на метр — это напряженность поля, создаваемого бесконечно длинным соленоидом, содержащим n витков на метр катушки и пропускающим ток 1 / n ампер. Когда магнитное поле H создается в среде током, в соответствии с законом Ампера, реакция среды — это ее магнитная индукция B, также иногда называемая плотностью потока.
    Магнитное поле, Британская энциклопедия Магнитное поле, область вблизи магнитного, электрического тока или изменяющегося электрического поля, в которой наблюдаются магнитные силы. Магнитное поле H можно рассматривать как магнитное поле, создаваемое протеканием тока в проводах […] […] магнитное поле B [можно рассматривать] как общее магнитное поле, включая также вклад Сделано за счет магнитных свойств материалов в поле.
    В.А. Бакши, А.В. Бакши
    Теория электромагнитного поля
    Область вокруг магнита, внутри которой может ощущаться влияние магнита, называется магнитным полем. Количественная мера силы или слабости магнитного поля дается напряженностью магнитного поля или напряженностью магнитного поля. Напряженность магнитного поля в любой точке магнитного поля определяется как сила, испытываемая единичным северным полюсом одной силы Вебера, помещенным в эту точку. Суммарные магнитные силовые линии, то есть магнитный поток, пересекающий единицу площади в плоскости под прямым углом к ​​направлению потока, называется плотностью магнитного потока. Обозначается буквой B и является векторной величиной.

    Аналогия с электрическими цепями

    Электросхема

    Электрическое напряжение $ V $ и электрический ток $ I $ необходимы для полной количественной оценки воздействия электричества на электрические цепи. В цепях постоянного тока пропорциональность между $ V $ и $ I $ определяется электрической проводимостью $ G $ (или сопротивлением $ R $) данной среды.

    Произведение $ V $ и $ I $ является мерой мощности и может быть выражено в ваттах (Вт), что с течением времени $ t $ дает энергию $ E $ в джоулях, рассеянную или преобразованную в цепи.

    Если фиксированное значение $ V $ применяется к однородной электрической цепи, то результирующая амплитуда $ I $ определяется проводимостью цепи. Для того же напряжения более высокие значения проводимости приведут к более высокому току.

    Если через проводник пропускается ток фиксированной амплитуды, падение напряжения будет пропорционально сопротивлению проводника.Для сверхпроводника сопротивление равно нулю, нет падения напряжения и, следовательно, $ V · I = 0 $. И наоборот, если на электрический изолятор подается напряжение, то течет очень небольшой ток и, следовательно, рассеивается только небольшое количество энергии, так что $ V · I \ приблизительно 0 $.

    Магнитная цепь

    По аналогии и напряженность магнитного поля $ H $, и плотность магнитного потока $ B $ (или их представление другими связанными переменными) необходимы для количественной оценки эффектов магнетизма в магнитных цепях.Пропорциональность между $ H $ и $ B $ диктуется магнитной проницаемостью $ μ $ данной среды.

    В стационарных условиях произведение $ H $ и $ B $ является мерой удельной энергии в Дж / м 3 , накопленной в магнитном поле, содержащемся в данной среде. Произведение $ B · H $ (количество накопленной энергии) используется, например, для классификации постоянных магнитов.

    Если к магнитной цепи применяется фиксированное значение $ H $, то результирующая амплитуда $ B $ определяется проницаемостью $ μ $ контура.При той же напряженности магнитного поля более высокие значения проницаемости приведут к более высокой плотности потока.

    Мягкие ферромагнетики имеют большие значения магнитной проницаемости, и поэтому применение малых $ H $ приводит к большим значениям $ B $ без сохранения большого количества энергии в магнитном поле, так что $ B · H \ приблизительно 0 $ (например, по сравнению с постоянными магнитами, которые может хранить много энергии).

    Однако сверхпроводники могут полностью вытеснять магнитное поле из своего объема, так что они ведут себя как «магнитные изоляторы» и, следовательно, также $ B · H \ приблизительно 0 $.

    H около электрического тока

    Рис. 2. Амплитуда напряженности магнитного поля $ H $ уменьшается с удалением от проводника с электрическим током $ I $.

    С. Журек, E-Magnagneta.pl, CC-BY-4.0

    $ H $ всегда генерируется вокруг электрического тока $ I $, который может быть твердым проводником с током или просто движущимся электрическим зарядом (также в свободном пространстве).Направление вектора $ H $ перпендикулярно направлению генерирующего его тока $ I $, и предполагается, что значения векторов подчиняются правилу правой руки.

    Без других источников магнитного поля и в однородной и изотропной среде генерируемая напряженность магнитного поля $ H $ зависит только от величины и направления электрического тока $ I $ и задействованных физических размеров (например, длины и диаметра проводника и т. Д.). .), поэтому согласно закону Ампера пропорциональность определяется длиной магнитного пути $ l $:

    (1) $$ H = \ frac {I} {l} $$ (А / м)

    Для простейшего случая круглого, прямого и бесконечно длинного проводника с током (рис.2) значение $ H $ для данного круга с радиусом $ r $ может быть вычислено из длины магнитного пути круга:

    (2) $$ H = \ frac {I} {2⋅π⋅r} $$ (А / м)

    В линейной изотропной среде значения из различных источников объединяются и могут быть рассчитаны на основе суперпозиции источников. Для простых геометрических случаев значение $ H $ можно вычислить аналитически, но для очень сложных систем можно выполнить вычисления, например, с помощью конечно-элементного моделирования.

    Связь между $ H $ и $ I $ часто показывают с помощью закона Био-Савара. или закон Ампера Часто (но не всегда ) оба они указываются с переменной плотностью потока $ B $, так что проницаемость среды автоматически принимается во внимание.

    Во многих примерах, приведенных в литературе, есть неявное предположение (обычно не указываемое), что вывод выполняется для вакуума, а не для произвольной среды с другой проницаемостью .Когда проницаемость $ μ_0 $ уменьшается в уравнениях с обеих сторон, тогда $ H $ пропорционально только $ I $, и это верно для любой однородной изотропной среды с любой проницаемостью, даже нелинейной (и если другие источники магнитного поля отсутствуют).

    Ситуация несколько иная для анизотропной или прерывистой среды. Они могут привести к появлению дополнительных источников магнитного поля, поскольку возбужденная среда может генерировать новые магнитные полюса, и эти полюса необходимо учитывать для точного описания распределения $ H $.Например, полюсные наконечники в электромагните влияют на $ H $, распределение которого больше не определяется только катушками с электрическим током.

    Определение H с силой

    В литературе показано, что напряженность магнитного поля в данной точке пространства можно определить как механическую силу, действующую на единичный полюс в данной точке. Однако для расчета силы требуется $ B $, что зависит от свойств среды. Действительно, в первоначальном эксперименте, проведенном Био и Саваром, были задействованы физические силы, действующие на провода.

    Следовательно, силы, действующие на два намагниченных тела, будут разными, если они помещены в кислород (который является парамагнитным) или в воде (который является диамагнитным). Эта разница будет прямо пропорциональна относительной проницаемости задействованных сред. Однако $ H $, образующийся вокруг проволоки (рис. 2), будет таким же (пока среда однородна и изотропна).

    См. Также

    Список литературы

    .