Физические свойства и величины. Единицы физических величин

Единицы физических величин. Средства и методы измерений.

Физические свойства и величины

Любой объект окружающего мира характеризуется своими свойствами. Свойство — философская категория и по своей сути — категория качественная.

Величина — свойство чего-либо, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно.

Физическая величина — свойство, общее в качественном отношении для множества объектов, физических систем, их состояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. Качественная сторона понятия «физическая величина» определяет ее «род» (например, электрическое сопротивление как общее свойство проводников электричества), а количественная — ее «размер» (сопротивление конкретного исследуемого проводника). Числовое значение результата измерения зависит от выбора единицы физической величины. Физические величины делят на измеряемые и оцениваемые.

Измеряемые физические величины можно выразить количественно определенным числом установленных единиц измерения.

Для оцениваемых физических величин по каким-либо причинам нельзя ввести единицу измерения, и их можно лишь оценить.

Размер физической величины — количественная определенность величины, присущая конкретному предмету, системе, явлению или процессу.

Оценивание — приписывание данной физической величине определенного числа принятых для нее единиц, проведенное по установленным правилам.

По степени условной независимости от других величин данной группы различают основные, производные и дополнительные физические величины.

По наличию размерности физические величины делят на размерные и безразмерные.

Значение физической величины — оценка размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения. Числовое значение физической величины — отвлеченное число, выражающее отношение значения физической величины к соответствующей единице данной физической величины (например, 10В — значение амплитуды напряжения, причем само число 10 — и есть числовое значение). Именно термин «значение» следует применять для выражения количественной стороны рассматриваемого свойства. Неправильно говорить и писать «величина тока», «величина напряжения» и т.д., поскольку ток и напряжение сами являются величинами (правильным будет применение терминов «значение силы тока», «значение напряжения» и пр.).

Для обозначения частных особенностей физических величин применяют термин «параметр». Например, конденсатор характеризуют таким частным параметром, как тангенс угла потерь. Иногда параметром называют саму измеряемую физическую величину — амплитуду, фазу, частоту.

При выбранной оценке физической величины ее характеризуют истинным, действительным и измеренным значениями.

Истинным значением физической величины называют значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизбежных погрешностей измерения.

Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Пусть, например, измеряется диаметр круглого металлического диска. Очевидно, что измерение диаметра можно проводить с все более и более высокой точностью, стоит лишь выбрать средство измерений соответствующей точности. Но когда погрешность средства измерения достигнет размеров молекулы, обнаружится как бы размывание краев диска, обусловленное хаотическим движением молекул. Вследствие этого за некоторым пределом точности само понятие диаметра диска потеряет первоначальный смысл и дальнейшее повышение точности измерения бессмысленно. Так как истинное значение физической величины определить невозможно, на практике оперируют понятием действительного значения, степень приближения которого к истинному значению зависит от точности средства измерения и погрешности самих измерений.

Действительным значением физической величины называют ее значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для определенной цели может быть использовано вместо него. Для действительного значения физической величины всегда можно указать границы более или менее узкой зоны, в пределах которой с заданной вероятностью находится истинное значение физической величины. Действительное значение физической величины определяют по образцовым мерам и приборам, погрешностями которых можно пренебречь по сравнению с погрешностями применяемых рабочих средств измерения.

Под измеренным значением понимают значение величины, отсчитанное по индикаторному устройству средства измерения.

Важную роль в процессе измерения играют условия измерения — совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и средства измерений.

Влияющая физическая величина — физическая величина, непосредственно не измеряемая средством измерения, но при своих измерениях оказывающая влияние на результат измерения.

Различают нормальные, рабочие и предельные условия измерений. При нормальных условиях измерений влияющие величины имеют нормальные или находящиеся в пределах нормальной области значения. Нормальная область значений влияющей величины — область значений, в которой изменением результата измерений под воздействием влияющей величины можно пренебречь. Рабочими называют условия измерений, при которых влияющие величины находятся в пределах своих рабочих областей. Предельные условия измерений характеризуют экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерения может выдержать без разрушений и ухудшения характеристик.

Постоянная физическая величина — физическая величина, размер которой по условиям измерительной задачи можно считать постоянным за время, превышающее длительность измере­ния. Переменная физическая величина — физическая величина, изменяющаяся по размеру в процессе измерения.

Физический параметр — физическая величина, характери­зующая частную особенность измеряемой величины.

Единица физической величины — величина фиксированного размера, которой условно присвоено стандартное числовое значение, равное единице.

Единицы физических величин делят на основные и производные и объединяют по определенным принципам в системы единиц физических величин.