Κατεβάστε τα φυσικά θεμέλια των μετρήσεων. Πρόλογος

Μινσκ: BNTU, 2003. - 116 σ. Εισαγωγή.
Ταξινόμηση φυσικών μεγεθών.
Το μέγεθος των φυσικών μεγεθών. Η πραγματική αξία των φυσικών μεγεθών.
Το κύριο αξίωμα και το αξίωμα της θεωρίας των μετρήσεων.
Θεωρητικά μοντέλα υλικών αντικειμένων, φαινομένων και διαδικασιών.
φυσικά μοντέλα.
μαθηματικά μοντέλα.
Λάθη θεωρητικών μοντέλων.
Γενικά χαρακτηριστικά της έννοιας της μέτρησης (πληροφορίες από τη μετρολογία).
Ταξινόμηση μετρήσεων.
Η μέτρηση ως φυσική διαδικασία.
Μέθοδοι μέτρησης ως μέθοδοι σύγκρισης με ένα μέτρο.
Μέθοδοι άμεσης σύγκρισης.
Μέθοδος άμεσης αξιολόγησης.
Μέθοδος άμεσης μετατροπής.
μέθοδος αντικατάστασης.
Μέθοδοι μετασχηματισμού κλίμακας.
μέθοδος διαφυγής.
Μέθοδος εξισορρόπησης παρακολούθησης.
Μέθοδος γέφυρας.
μέθοδος διαφοράς.
Μηδενικές μέθοδοι.
Μέθοδος αντιστάθμισης σάρωσης.
Μέτρηση μετασχηματισμών φυσικών μεγεθών.
Ταξινόμηση μορφοτροπέων μέτρησης.
Στατικά χαρακτηριστικά και στατικά σφάλματα του SI.
Χαρακτηριστικά της επίδρασης (επιρροής) του περιβάλλοντος και των αντικειμένων στο SI.
Ζώνες ευαισθησίας SI και διαστήματα αβεβαιότητας.
MI με προσθετικό σφάλμα (μηδενικό σφάλμα).
SI με πολλαπλασιαστικό σφάλμα.
SI με αθροιστικά και πολλαπλασιαστικά σφάλματα.
Μέτρηση μεγάλων ποσοτήτων.
Τύποι στατικών σφαλμάτων οργάνων μέτρησης.
Πλήρεις και λειτουργικές σειρές οργάνων μέτρησης.
Δυναμικά σφάλματα οργάνων μέτρησης.
Δυναμικό σφάλμα του συνδέσμου ενοποίησης.
Αιτίες προσθετικών σφαλμάτων στο SI.
Επίδραση ξηρής τριβής σε κινούμενα στοιχεία του SI.
Κατασκευή SI.
Διαφορά δυναμικού επαφής και θερμοηλεκτρισμό.
Διαφορά δυναμικού επαφής.
θερμοηλεκτρικό ρεύμα.
Παρεμβολές λόγω κακής γείωσης.
Αιτίες πολλαπλασιαστικών σφαλμάτων SI.
Γήρανση και αστάθεια των παραμέτρων SI.
Μη γραμμικότητα της συνάρτησης μετασχηματισμού.
Γεωμετρική μη γραμμικότητα.
Φυσική μη γραμμικότητα.
ρεύματα διαρροής.
Μέτρα ενεργητικής και παθητικής προστασίας.
Φυσική τυχαίων διεργασιών που καθορίζουν το ελάχιστο σφάλμα μέτρησης.
Δυνατότητες του ανθρώπινου ματιού.
Φυσικά όρια μετρήσεων.
Σχέσεις αβεβαιότητας Heisenberg.
Φυσικό φασματικό εύρος γραμμών εκπομπής.
Το απόλυτο όριο της ακρίβειας μέτρησης της έντασης και της φάσης των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων.
Θόρυβος φωτονίων συνεκτικής ακτινοβολίας.
Ισοδύναμη θερμοκρασία θορύβου ακτινοβολίας.
Ηλεκτρικές παρεμβολές, διακυμάνσεις και θόρυβος.
Φυσική εσωτερικού ηλεκτρικού θορύβου μη ισορροπίας.
Θόρυβος πυροβολισμών.
Παραγωγή θορύβου - ανασυνδυασμός.
1/f θόρυβος και η ευελιξία του.
κρουστικός θόρυβος.
Φυσική θορύβων εσωτερικής ισορροπίας.
Στατιστικό μοντέλο θερμικών διακυμάνσεων σε συστήματα ισορροπίας.
Μαθηματικό μοντέλο διακυμάνσεων.
Το απλούστερο φυσικό μοντέλο διακυμάνσεων ισορροπίας.
Βασικός τύπος για τον υπολογισμό της διασποράς διακύμανσης.
Επίδραση των διακυμάνσεων στο όριο ευαισθησίας των οργάνων.
Παραδείγματα υπολογισμού θερμικών διακυμάνσεων μηχανικών μεγεθών.
Η ταχύτητα ενός ελεύθερου σώματος.
Ταλαντώσεις μαθηματικού εκκρεμούς.
Περιστροφές ενός ελαστικά αναρτημένου καθρέφτη.
Μετατόπιση βαρών ελατηρίου.
Θερμικές διακυμάνσεις σε ηλεκτρικό ταλαντούμενο κύκλωμα.
Συνάρτηση συσχέτισης και φασματική πυκνότητα ισχύος θορύβου.
Θεώρημα διακύμανσης-διάσπασης.
Τύποι Nyquist.
Φασματική πυκνότητα διακυμάνσεων τάσης και ρεύματος σε κύκλωμα ταλάντωσης.
Ισοδύναμη θερμοκρασία μη θερμικού θορύβου.
Εξωτερικός ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος και παρεμβολές και μέθοδοι μείωσής τους.
Χωρητική σύζευξη (capacitive noise pickup).
Επαγωγική σύζευξη (επαγωγική λήψη θορύβου).
Προστασία αγωγών από μαγνητικά πεδία.
Χαρακτηριστικά μιας αγώγιμης οθόνης χωρίς ρεύμα.
Χαρακτηριστικά μιας αγώγιμης οθόνης με ρεύμα.
Μαγνητική σύνδεση μεταξύ οθόνης με ρεύμα και αγωγού που περικλείεται σε αυτό.
Χρησιμοποιώντας μια αγώγιμη θωράκιση με ρεύμα ως αγωγό σήματος.
Προστασία του χώρου από την ακτινοβολία ενός αγωγού με ρεύμα.
Ανάλυση διαφόρων σχημάτων προστασίας κυκλωμάτων σήματος με θωράκιση.
Σύγκριση ομοαξονικού καλωδίου και θωρακισμένου συνεστραμμένου ζεύγους.
Χαρακτηριστικά οθόνης σε μορφή πλεξούδας.
Επίδραση της τρέχουσας ανομοιογένειας στην οθόνη.
επιλεκτικός έλεγχος.
Καταστολή θορύβου στο κύκλωμα σήματος με τη μέθοδο εξισορρόπησής του.
Πρόσθετες μέθοδοι μείωσης θορύβου.
Διατροφικός σύνδεσμος.
Φίλτρα αποσύνδεσης.
Προστασία από ακτινοβολία θορυβωδών στοιχείων και κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας.
Θόρυβος σε ψηφιακά κυκλώματα.
συμπεράσματα.
Η χρήση σήτας λεπτής λαμαρίνας.
κοντινό και μακρινό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
αποτελεσματικότητα θωράκισης.
Συνολική χαρακτηριστική αντίσταση και αντίσταση οθόνης.
απώλεια απορρόφησης.
Απώλεια αντανάκλασης.
Συνολικές απώλειες απορρόφησης και ανάκλασης για το μαγνητικό πεδίο.
Επίδραση των οπών στην απόδοση θωράκισης.
Επιρροή ρωγμών και οπών.
Χρήση κυματοδηγού σε συχνότητα κάτω από τη συχνότητα αποκοπής.
Επίδραση στρογγυλών οπών.
Χρήση αγώγιμων διαχωριστών για τη μείωση της ακτινοβολίας στα κενά.
συμπεράσματα.
Χαρακτηριστικά θορύβου των επαφών και προστασία τους.
Σιγής έκκριση.
Εκκένωση τόξου.
Σύγκριση κυκλωμάτων AC και DC.
Υλικό επαφής.
επαγωγικά φορτία.
Αρχές προστασίας επαφής.
Μεταβατική καταστολή για επαγωγικά φορτία.
Κυκλώματα προστασίας επαφής για επαγωγικά φορτία.
Αλυσίδα με χωρητικότητα.
Κύκλωμα με χωρητικότητα και αντίσταση.
Κύκλωμα με χωρητικότητα, αντίσταση και δίοδο.
Προστασία επαφής με ωμικό φορτίο.
Συστάσεις για την επιλογή κυκλωμάτων προστασίας επαφής.
Δεδομένα διαβατηρίου για επαφές.
συμπεράσματα.
Γενικές μέθοδοι για τη βελτίωση της ακρίβειας των μετρήσεων.
Μέθοδος αντιστοίχισης μορφοτροπέων μέτρησης.
Ιδανική γεννήτρια ρεύματος και ιδανική γεννήτρια τάσης.
Ταίριασμα της αντίστασης IP της γεννήτριας.
Αντιστοίχιση της αντίστασης των παραμετρικών μετατροπέων.
Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αλυσίδων πληροφοριών και ενέργειας.
Χρήση ταιριαστών μετασχηματιστών.
Μέθοδος αρνητικής ανάδρασης.
Μέθοδος μείωσης εύρους ζώνης.
Ισοδύναμο εύρος ζώνης θορύβου.
Μέθοδος μέσου όρου σήματος (συσσώρευση).
Μέθοδος φιλτραρίσματος σήματος και θορύβου.
Προβλήματα δημιουργίας βέλτιστου φίλτρου.
Χρήσιμη μέθοδος μεταφοράς φάσματος σήματος.
Μέθοδος ανίχνευσης φάσης.
Σύγχρονη μέθοδος ανίχνευσης.
Σφάλμα ενσωμάτωσης θορύβου με χρήση αλυσίδας RC.
Μέθοδος διαμόρφωσης συντελεστή μετατροπής SI.
Η χρήση της διαμόρφωσης σήματος για την αύξηση της ατρωσίας του θορύβου.
Η μέθοδος διαφορικής συμπερίληψης δύο IP.
Μέθοδος διόρθωσης στοιχείων MI.
Μέθοδοι για τη μείωση της επιρροής του περιβάλλοντος και των μεταβαλλόμενων συνθηκών.
Οργάνωση μετρήσεων.

Δοκιμή

Πειθαρχία: "Ηλεκτρικές μετρήσεις"

Εισαγωγή 1. Μέτρηση ηλεκτρικού κυκλώματος και αντίστασης μόνωσης2. Μέτρηση ενεργού και αέργου ισχύος3. Μέτρηση μαγνητικών μεγεθώνΑναφορές
Εισαγωγή Προβλήματα μαγνητικών μετρήσεων Το πεδίο της τεχνολογίας ηλεκτρικών μετρήσεων, που ασχολείται με τη μέτρηση μαγνητικών μεγεθών, ονομάζεται συνήθως μαγνητικές μετρήσεις.Με τη βοήθεια μεθόδων και εξοπλισμού για μαγνητικές μετρήσεις επιλύεται μια μεγάλη ποικιλία προβλημάτων. Τα κυριότερα είναι τα εξής: μέτρηση μαγνητικών μεγεθών (μαγνητική επαγωγή, μαγνητική ροή, μαγνητική ροπή κ.λπ.); χαρακτηρισμός μαγνητικών υλικών. μελέτη ηλεκτρομαγνητικών μηχανισμών, μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της Γης και άλλων πλανητών, μελέτη των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των υλικών (μαγνητική ανάλυση), μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων του ατόμου και του ατομικού πυρήνα, προσδιορισμός ελαττωμάτων σε υλικά και προϊόντα (μαγνητική ανίχνευση ελαττωμάτων) κ.λπ. Παρά την ποικιλία των εργασιών , που επιλύονται με τη βοήθεια μαγνητικών μετρήσεων, συνήθως προσδιορίζονται μόνο μερικά βασικά μαγνητικά μεγέθη: Η μαγνητική ποσότητα που μας ενδιαφέρει προσδιορίζεται με υπολογισμό με βάση γνωστές σχέσεις μεταξύ μαγνητικών και ηλεκτρικών μεγεθών. Η θεωρητική βάση τέτοιων μεθόδων είναι η δεύτερη εξίσωση του Maxwell, η οποία συσχετίζει το μαγνητικό πεδίο με το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτά τα πεδία είναι δύο εκδηλώσεις ενός ειδικού είδους ύλης που ονομάζεται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.Άλλες (όχι μόνο ηλεκτρικές) εκδηλώσεις του μαγνητικού πεδίου, όπως το μηχανικό, το οπτικό, χρησιμοποιούνται επίσης στις μαγνητικές μετρήσεις. Αυτό το κεφάλαιο εισάγει τον αναγνώστη μόνο σε ορισμένες μεθόδους για τον προσδιορισμό των βασικών μαγνητικών του μεγεθών και χαρακτηριστικών των μαγνητικών υλικών .

1. Μέτρηση της αντίστασης του ηλεκτρικού κυκλώματος και της μόνωσης

Οργανα μέτρησης

Τα όργανα μέτρησης μόνωσης περιλαμβάνουν μεγόμετρα: ESO 202, F4100, M4100/1-M4100/5, M4107/1, M4107/2, F4101. F4102/1, F4102/2, BM200/G και άλλα που παράγονται από εγχώριες και ξένες εταιρείες. Η αντίσταση μόνωσης μετριέται με μεγόμετρα (100-2500V) με μετρημένες τιμές σε ohm, kOhm και megohm.

1. Για τη διενέργεια μετρήσεων αντίστασης μόνωσης, επιτρέπεται εκπαιδευμένο ηλεκτρολογικό προσωπικό που διαθέτει πιστοποιητικό δοκιμής γνώσεων και ομάδα προσόντων ηλεκτρικής ασφάλειας τουλάχιστον 3ου, κατά την εκτέλεση μετρήσεων σε εγκαταστάσεις έως 1000 V και όχι μικρότερη του 4ου, κατά τη μέτρηση σε εγκαταστάσεις άνω των 1000 AT.

2. Άτομα ηλεκτρολογικού προσωπικού με δευτεροβάθμια ή ανώτερη εξειδικευμένη εκπαίδευση επιτρέπεται να επεξεργάζονται τα αποτελέσματα των μετρήσεων.

3. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων πρέπει να διενεργείται από προσωπικό που ασχολείται με τη μόνωση ηλεκτρικού εξοπλισμού, καλωδίων και καλωδίων.

Απαιτήσεις ασφαλείας

1. Κατά την εκτέλεση μετρήσεων αντίστασης μόνωσης, πρέπει να τηρούνται οι απαιτήσεις ασφαλείας σύμφωνα με τα GOST 12.3.019.80, GOST 12.2.007-75, Κανόνες λειτουργίας ηλεκτρικών εγκαταστάσεων καταναλωτή και Κανονισμούς ασφαλείας για τη λειτουργία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων καταναλωτών.

2. Οι χώροι που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της μόνωσης πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις εκρήξεων και πυρασφάλειας σύμφωνα με το GOST 12.01.004-91.

3. Τα όργανα μέτρησης πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις ασφαλείας σύμφωνα με το GOST 2226182.

4. Οι μετρήσεις με μεγοχόμετρο επιτρέπεται να γίνονται από εκπαιδευμένα άτομα ηλεκτρολογικού προσωπικού. Σε εγκαταστάσεις με τάσεις άνω των 1000 V, οι μετρήσεις πραγματοποιούνται από δύο άτομα, ένα εκ των οποίων πρέπει να έχει τουλάχιστον την ομάδα IV στην ηλεκτρική ασφάλεια. Οι μετρήσεις κατά την εγκατάσταση ή την επισκευή καθορίζονται στην εντολή εργασίας στη γραμμή "Ανατεθέν". Σε εγκαταστάσεις με τάσεις έως 1000 V, οι μετρήσεις πραγματοποιούνται κατά παραγγελία δύο ατόμων, εκ των οποίων το ένα πρέπει να έχει ομάδα τουλάχιστον III. Εξαίρεση αποτελούν οι δοκιμές που καθορίζονται στην παράγραφο BS.7.20.

5. Η μέτρηση της μόνωσης γραμμής που μπορεί να δέχεται τάση από δύο πλευρές επιτρέπεται μόνο εάν ληφθεί μήνυμα από τον υπεύθυνο της ηλεκτρικής εγκατάστασης, ο οποίος συνδέεται με το άλλο άκρο αυτής της γραμμής, τηλεφωνικά, με courier, και τα λοιπά. (με αντίστροφο έλεγχο) ότι οι αποζεύκτες γραμμής και ο διακόπτης είναι κλειστοί και έχει αναρτηθεί η αφίσα «Μην ανάβεις. Ο κόσμος δουλεύει».

6. Πριν ξεκινήσετε τις δοκιμές, είναι απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν άτομα που εργάζονται σε εκείνο το τμήμα της ηλεκτρικής εγκατάστασης στο οποίο είναι συνδεδεμένη η συσκευή δοκιμής, για να απαγορεύσετε στα άτομα που βρίσκονται κοντά της να αγγίζουν ενεργά μέρη και, εάν χρειάζεται, να ρυθμίσετε Ο φρουρός.

7. Για τον έλεγχο της κατάστασης μόνωσης των ηλεκτρικών μηχανών σύμφωνα με τις κατευθυντήριες γραμμές ή τα προγράμματα, μετρήσεις με μεγοχόμετρο σε σταματημένο ή περιστρεφόμενο, αλλά όχι διεγερμένο μηχάνημα, μπορούν να πραγματοποιηθούν από το επιχειρησιακό προσωπικό ή, με εντολή του, με την παραγγελία τρέχουσας λειτουργίας από υπαλλήλους ηλεκτρολογικού εργαστηρίου. Υπό την επίβλεψη του προσωπικού λειτουργίας, αυτές οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και από το προσωπικό συντήρησης. Οι δοκιμές μόνωσης ρότορων, οπλισμών και κυκλωμάτων διέγερσης μπορούν να πραγματοποιηθούν από ένα άτομο με ομάδα ηλεκτρικής ασφάλειας τουλάχιστον III, δοκιμές μόνωσης στάτορα από τουλάχιστον δύο άτομα, ένα από τα οποία πρέπει να έχει ομάδα τουλάχιστον IV, και το δεύτερο - τουλάχιστον III.

8. Όταν εργάζεστε με μεγωμόμετρο, απαγορεύεται να αγγίζετε τα ηλεκτροφόρα μέρη στα οποία είναι προσαρτημένο. Μετά την ολοκλήρωση των εργασιών, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε το υπολειπόμενο φορτίο από τον υπό δοκιμή εξοπλισμό μέσω της βραχυπρόθεσμης γείωσης του. Το άτομο που εκφορτώνει το υπολειπόμενο φορτίο πρέπει να φοράει διηλεκτρικά γάντια και να στέκεται σε μονωμένη βάση.

9. Απαγορεύονται οι μετρήσεις με μεγωμόμετρο: σε ένα κύκλωμα γραμμών διπλού κυκλώματος με τάση πάνω από 1000 V, ενώ το άλλο κύκλωμα είναι ενεργοποιημένο. σε γραμμή μονού κυκλώματος, εάν λειτουργεί παράλληλα με γραμμή εργασίας με τάση άνω των 1000 V. κατά τη διάρκεια ή κοντά σε μια καταιγίδα.

10. Η μέτρηση της αντίστασης μόνωσης με μεγομόμετρο πραγματοποιείται σε αποσυνδεδεμένα φέροντα ρεύματα μέρη, από τα οποία αφαιρείται το φορτίο με προκαταρκτική γείωση. Η γείωση από εξαρτήματα που μεταφέρουν ρεύμα θα πρέπει να αφαιρείται μόνο μετά τη σύνδεση του μεγωχόμετρου. Κατά την αφαίρεση της γείωσης, πρέπει να χρησιμοποιούνται διηλεκτρικά γάντια.

Συνθήκες μέτρησης

1. Οι μετρήσεις μόνωσης πρέπει να πραγματοποιούνται σε κανονικές κλιματικές συνθήκες σύμφωνα με το GOST 15150-85 και στην κανονική λειτουργία του δικτύου τροφοδοσίας ή που καθορίζεται στο διαβατήριο του εργοστασίου - τεχνική περιγραφή για μεγόμετρα.

2. Η τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης της μόνωσης των συρμάτων σύνδεσης του κυκλώματος μέτρησης πρέπει να υπερβαίνει τουλάχιστον 20 φορές την ελάχιστη επιτρεπόμενη τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης της μόνωσης του υπό δοκιμή προϊόντος.

3. Η μέτρηση πραγματοποιείται σε εσωτερικούς χώρους σε θερμοκρασία 25 ± 10 ° C και σχετική υγρασία αέρα όχι μεγαλύτερη από 80%, εκτός εάν προβλέπονται άλλες συνθήκες στα πρότυπα ή τις τεχνικές προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια, καλώδια και εξοπλισμό.

Προετοιμασία για τη λήψη μετρήσεων

Κατά την προετοιμασία για την εκτέλεση μετρήσεων αντίστασης μόνωσης, πραγματοποιούνται οι ακόλουθες λειτουργίες:

1. Ελέγχουν τις κλιματικές συνθήκες στον τόπο μέτρησης της αντίστασης μόνωσης με τη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας και τη συμμόρφωση του χώρου ως προς τον κίνδυνο έκρηξης και πυρκαγιάς για την επιλογή ενός μεγοχόμετρου στις κατάλληλες συνθήκες.

2. Με εξωτερική επιθεώρηση, ελέγξτε την κατάσταση του επιλεγμένου μεγομμόμετρου, των αγωγών σύνδεσης, την απόδοση του μεγομόμετρου σύμφωνα με την τεχνική περιγραφή για το μεγομόμετρο.

3. Ελέγξτε την περίοδο ισχύος της επαλήθευσης κατάστασης στο megohmmeter.

4. Η προετοιμασία των μετρήσεων δειγμάτων καλωδίων και συρμάτων πραγματοποιείται σύμφωνα με το GOST 3345-76.

5. Κατά την εκτέλεση περιοδικής προληπτικής συντήρησης σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, καθώς και κατά την εκτέλεση εργασιών σε ανακατασκευασμένες εγκαταστάσεις σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, η προετοιμασία του χώρου εργασίας πραγματοποιείται από το ηλεκτρικό προσωπικό της επιχείρησης, όπου οι εργασίες εκτελούνται σύμφωνα με τους κανόνες του PTBEEP και PEEP.

Λήψη μετρήσεων

1. Η ανάγνωση των τιμών της ηλεκτρικής αντίστασης της μόνωσης κατά τη μέτρηση πραγματοποιείται μετά από 1 λεπτό από τη στιγμή που εφαρμόζεται η τάση μέτρησης στο δείγμα, αλλά όχι περισσότερο από 5 λεπτά, εκτός εάν προβλέπονται άλλες απαιτήσεις στο τα πρότυπα ή τις προδιαγραφές για συγκεκριμένα προϊόντα καλωδίων ή άλλο εξοπλισμό μέτρησης.

Πριν από την εκ νέου μέτρηση, όλα τα μεταλλικά στοιχεία του καλωδιακού προϊόντος πρέπει να γειωθούν για τουλάχιστον 2 λεπτά.

2. Η ηλεκτρική αντίσταση της μόνωσης μεμονωμένων πυρήνων μονοπύρηνων καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων πρέπει να μετράται:

για προϊόντα χωρίς μεταλλικό περίβλημα, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ αγώγιμου πυρήνα και μεταλλικής ράβδου ή μεταξύ πυρήνα και γείωσης.

για προϊόντα με μεταλλικό περίβλημα, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ ενός αγώγιμου πυρήνα και μιας μεταλλικής θήκης ή οθόνης ή θωράκισης.

3. Η ηλεκτρική αντίσταση της μόνωσης πολυπύρηνων καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων πρέπει να μετράται:

για προϊόντα χωρίς μεταλλικό περίβλημα, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ κάθε αγώγιμου πυρήνα και των υπολοίπων πυρήνων που συνδέονται μεταξύ τους ή μεταξύ κάθε αγώγιμου πυρήνα. οικιστικοί και άλλοι αγωγοί διασυνδεδεμένοι και γειωμένοι.

για προϊόντα με μεταλλικό περίβλημα, οθόνη και θωράκιση - μεταξύ κάθε αγώγιμου πυρήνα και των υπολοίπων πυρήνων που συνδέονται μεταξύ τους και με το μεταλλικό περίβλημα ή οθόνη ή θωράκιση.

4. Με μειωμένη αντίσταση μόνωσης καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων, η οποία διαφέρει από τους ρυθμιστικούς κανόνες των PUE, PEEP, GOST, είναι απαραίτητο να πραγματοποιούνται επαναλαμβανόμενες μετρήσεις με αποσύνδεση καλωδίων, καλωδίων και καλωδίων από σφιγκτήρες καταναλωτή και αραίωση ρεύματος πυρήνες.

5. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης μόνωσης μεμονωμένων δειγμάτων καλωδίων, συρμάτων και κορδονιών, πρέπει να επιλέγονται για μήκη κτιρίων τυλιγμένα σε τύμπανα ή σε πηνία ή δείγματα μήκους τουλάχιστον 10 m, εξαιρουμένου του μήκους των ακραίων αυλακώσεων, εάν στα πρότυπα ή τις προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια και καλώδια δεν καθορίζονται άλλα μήκη. Ο αριθμός των μηκών του κτιρίου και των δειγμάτων για μέτρηση πρέπει να αναφέρεται στα πρότυπα ή τις προδιαγραφές για καλώδια, καλώδια και καλώδια.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ ΚΡΑΤΙΚΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΣΙΒΗΡΗΣ

Τμήμα «Μετρολογία, τυποποίηση και πιστοποίηση

ΦΥΣΙΚΗ ΒΑΣΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

Μάθημα διαλέξεων "Καθολικές φυσικές σταθερές"

Συντάκτης: Zhargalov B.S.

Ulan-Ude, 2002

Το μάθημα των διαλέξεων "Καθολικές φυσικές σταθερές" προορίζεται για φοιτητές της κατεύθυνσης "Μετρολογία, τυποποίηση και πιστοποίηση" κατά τη μελέτη του κλάδου "Φυσικά θεμέλια μετρήσεων". Η εργασία δίνει μια σύντομη επισκόπηση της ιστορίας των ανακαλύψεων φυσικών σταθερών από κορυφαίους φυσικούς του κόσμου, οι οποίες στη συνέχεια αποτέλεσαν τη βάση του διεθνούς συστήματος μονάδων φυσικών μεγεθών.

Εισαγωγή Βαρυτική σταθερά

Η σταθερά του Avogadro και του Boltzmann Σταθερά του Faraday Φορτίο και μάζα ηλεκτρονίου Ταχύτητα φωτός

Σταθερές Rydberg Planck Μάζα ηρεμίας πρωτονίων και νετρονίων Συμπέρασμα Αναφορές

Εισαγωγή

Οι καθολικές φυσικές σταθερές είναι μεγέθη που περιλαμβάνονται ως ποσοτικοί συντελεστές σε μαθηματικές εκφράσεις θεμελιωδών φυσικών νόμων ή είναι χαρακτηριστικά μικροαντικειμένων.

Ο πίνακας των καθολικών φυσικών σταθερών δεν πρέπει να ληφθεί ως κάτι που έχει ήδη ολοκληρωθεί. Η ανάπτυξη της φυσικής συνεχίζεται και αυτή η διαδικασία αναπόφευκτα θα συνοδεύεται από την εμφάνιση νέων σταθερών, για τις οποίες σήμερα δεν έχουμε ιδέα.

Τραπέζι 1

Καθολικές φυσικές σταθερές

Ονομα				Αριθμητική αξία
Βαρύτητα				6,6720*10-11 N*m2 *kg-2
συνεχής
Σταθερά Avogadro				6,022045*1022 mol-1
Σταθερά Boltzmann				1,380662*10-23 J*K-1
Σταθερά Faraday				9,648456*104 C*mol-1
Φόρτιση ηλεκτρονίων				1,6021892*10-19 C
Ηρεμία μάζα ηλεκτρονίου				9,109534*10-31kg
Ταχύτητα				2,99792458*108 m*s-2
Σταθερά του Planck				6,626176*10-34*J*s
Σταθερά Rydberg			R∞	1,0973731*10-7*m--1
Ηρεμία μάζα πρωτονίου				1,6726485*10-27kg
Μάζα ηρεμίας νετρονίων				1,6749543*10-27kg

Κοιτάζοντας τον πίνακα, μπορείτε να δείτε ότι οι τιμές των σταθερών μετρώνται με μεγάλη ακρίβεια. Ωστόσο, ίσως μια πιο ακριβής γνώση της αξίας της μιας ή της άλλης σταθεράς αποδεικνύεται θεμελιωδώς σημαντική για την επιστήμη, καθώς αυτό είναι συχνά ένα κριτήριο για την εγκυρότητα μιας φυσικής θεωρίας ή την πλάνη μιας άλλης. Τα αξιόπιστα μετρούμενα πειραματικά δεδομένα αποτελούν τη βάση για την οικοδόμηση νέων θεωριών.

Η ακρίβεια της μέτρησης των φυσικών σταθερών είναι η ακρίβεια των γνώσεών μας για τις ιδιότητες του περιβάλλοντος κόσμου. Καθιστά δυνατή τη σύγκριση των συμπερασμάτων των βασικών νόμων της φυσικής και της χημείας.

Βαρυτική σταθερά

Οι αιτίες της έλξης των σωμάτων μεταξύ τους έχουν συζητηθεί από την αρχαιότητα. Ένας από τους στοχαστές του αρχαίου κόσμου - ο Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.) χώρισε όλα τα σώματα σε βαριά και ελαφριά. Βαριά σώματα - πέτρες πέφτουν, προσπαθώντας να φτάσουν σε ένα ορισμένο «κέντρο του κόσμου» που εισήγαγε ο Αριστοτέλης, ελαφρά σώματα - καπνός από φωτιά - πετούν προς τα πάνω. Σύμφωνα με τις διδασκαλίες ενός άλλου αρχαίου Έλληνα φιλοσόφου, του Πτολεμαίου, το «κέντρο του κόσμου» ήταν η Γη, ενώ όλα τα άλλα ουράνια σώματα περιστρέφονταν γύρω από αυτήν. Η εξουσία του Αριστοτέλη ήταν τόσο μεγάλη που μέχρι τον δέκατο πέμπτο αι. οι απόψεις του δεν αμφισβητήθηκαν.

Ο Leonardo da Vinci (14521519) ήταν ο πρώτος που επέκρινε την υπόθεση του «Κέντρου του Κόσμου» Η αποτυχία των απόψεων του Αριστοτέλη φάνηκε από την εμπειρία του πρώτου στην ιστορία της φυσικής

επιστήμονας-πειραματιστής Γ. Γαλιλαίος (1564-1642). Έριξε μια βολίδα από χυτοσίδηρο και μια ξύλινη μπάλα από την κορυφή του περίφημου Πύργου της Πίζας. Αντικείμενα διαφορετικής μάζας έπεσαν στη Γη ταυτόχρονα. Η απλότητα των πειραμάτων του Γαλιλαίου δεν μειώνει τη σημασία τους, καθώς αυτά ήταν τα πρώτα πειραματικά γεγονότα που τεκμηριώθηκαν αξιόπιστα με μετρήσεις.

Όλα τα σώματα πέφτουν στη Γη με την ίδια επιτάχυνση - αυτό είναι το κύριο συμπέρασμα από τα πειράματα του Γαλιλαίου. Επίσης μέτρησε την τιμή της επιτάχυνσης ελεύθερης πτώσης, η οποία, λαμβάνοντας υπόψη

το ηλιακό σύστημα περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο. Ωστόσο, ο Κοπέρνικος δεν μπόρεσε να υποδείξει τους λόγους κάτω από τους οποίους συμβαίνει αυτή η περιστροφή. Οι νόμοι της κίνησης των πλανητών συνήχθησαν στην τελική τους μορφή από τον Γερμανό αστρονόμο J. Kepler (1571-1630). Ο Κέπλερ ακόμα δεν είχε καταλάβει ότι η δύναμη της βαρύτητας καθορίζει την κίνηση των πλανητών. Ο Άγγλος R. Cook το 1674

Έδειξε ότι η κίνηση των πλανητών σε ελλειπτικές τροχιές είναι σύμφωνη με την υπόθεση ότι όλοι έλκονται από τον Ήλιο.

Ο Ισαάκ Νεύτων (1642-1727) σε ηλικία 23 ετών κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κίνηση των πλανητών συμβαίνει υπό τη δράση μιας ακτινικής δύναμης έλξης που κατευθύνεται προς τον ήλιο και είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ του Ήλιου και του ο πλανήτης.

Αλλά αυτή η υπόθεση έπρεπε να επαληθευτεί από τον Νεύτωνα, υποθέτοντας ότι η βαρυτική δύναμη της ίδιας προέλευσης κρατά τον δορυφόρο της, τη Σελήνη, κοντά στη Γη, έκανε έναν απλό υπολογισμό. Προχώρησε από τα εξής: η Σελήνη κινείται γύρω από τον Ήλιο σε μια τροχιά που μπορεί να θεωρηθεί κυκλική κατά την πρώτη προσέγγιση. Η κεντρομόλος του επιτάχυνση a μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο

a \u003d rω 2

όπου r είναι η απόσταση από τη Γη στη Σελήνη και ω είναι η γωνιακή επιτάχυνση της Σελήνης. Η τιμή του r είναι ίση με εξήντα γήινες ακτίνες (R3 = 6370 km). Η επιτάχυνση ω υπολογίζεται από την περίοδο περιστροφής της Σελήνης γύρω από τη Γη, η οποία ισούται με 27,3 ημέρες: ω = 2π rad/27,3 ημέρες

Τότε η επιτάχυνση είναι ίση με:

a \u003d r ω 2 \u003d 60 * 6370 * 105 * (2 * 3,14 / 27,3 * 86400) 2 cm / s2 \u003d 0,27 cm / s2

Αλλά αν είναι αλήθεια ότι οι δυνάμεις της βαρύτητας μειώνονται αντιστρόφως με το τετράγωνο της απόστασης, τότε η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης g l στη σελήνη θα πρέπει να είναι:

g l \u003d go / (60) 2 \u003d 980 / 3600 cm / s2 \u003d 0,27 cm / s3

Ως αποτέλεσμα των υπολογισμών, η ισότητα

a \u003d g l,

εκείνοι. η δύναμη που κρατά το φεγγάρι σε τροχιά δεν είναι τίποτα άλλο από τη δύναμη έλξης του φεγγαριού από τη γη. Η ίδια ισότητα δείχνει την εγκυρότητα των υποθέσεων του Νεύτωνα σχετικά με τη φύση της μεταβολής της ισχύος με την απόσταση. Όλα αυτά έδωσαν στον Νεύτωνα λόγο να γράψει τον νόμο της βαρύτητας

τελική μαθηματική μορφή:

F=G (M1 M2 /r2 )

όπου F είναι η δύναμη της αμοιβαίας έλξης που ενεργεί μεταξύ δύο μαζών M1 και M2 που χωρίζονται μεταξύ τους με απόσταση r.

Ο συντελεστής G, που αποτελεί μέρος του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας, εξακολουθεί να είναι μια μυστηριώδης βαρυτική σταθερά. Τίποτα δεν είναι γνωστό για αυτό - ούτε το νόημά του, ούτε η εξάρτησή του από τις ιδιότητες της έλξης σωμάτων.

Δεδομένου ότι αυτός ο νόμος διατυπώθηκε από τον Νεύτωνα ταυτόχρονα με τους νόμους της κίνησης των σωμάτων (οι νόμοι της δυναμικής), οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν θεωρητικά τις τροχιές των πλανητών.

Το 1682, ο Άγγλος αστρονόμος E. Halley, χρησιμοποιώντας τους τύπους του Νεύτωνα, υπολόγισε τον χρόνο της δεύτερης άφιξης στον Ήλιο ενός φωτεινού κομήτη που παρατηρήθηκε εκείνη τη στιγμή στον ουρανό. Ο κομήτης επέστρεψε αυστηρά την εκτιμώμενη ώρα, επιβεβαιώνοντας την αλήθεια της θεωρίας.

Η σημασία του νόμου της βαρύτητας του Νεύτωνα εκδηλώθηκε πλήρως στην ιστορία της ανακάλυψης ενός νέου πλανήτη.

Το 1846, ο Γάλλος αστρονόμος W. Le Verrier υπολόγισε τη θέση αυτού του νέου πλανήτη. Αφού ανέφερε τις ουράνιες συντεταγμένες του στον Γερμανό αστρονόμο I. Halle, ένας άγνωστος πλανήτης, που αργότερα ονομάστηκε Ποσειδώνας, ανακαλύφθηκε ακριβώς στο υπολογιζόμενο σημείο.

Παρά τις προφανείς επιτυχίες, η θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα δεν αναγνωρίστηκε τελικά για μεγάλο χρονικό διάστημα. Η τιμή της σταθεράς βαρύτητας G στον τύπο του νόμου ήταν γνωστή.

Χωρίς να γνωρίζουμε την τιμή της σταθεράς βαρύτητας G, είναι αδύνατο να υπολογίσουμε την F. Ωστόσο, γνωρίζουμε την επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης των σωμάτων: go = 9,8 m/s2, που μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε θεωρητικά την τιμή της σταθεράς βαρύτητας G. Πράγματι , η δύναμη κάτω από την οποία η μπάλα πέφτει στη Γη είναι η δύναμη έλξης της μπάλας από τη Γη:

F1 =G(M111 M 3 /R3 2 )

Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της δυναμικής, αυτή η δύναμη θα δώσει στο σώμα την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης:

g 0=F/M 111=G M 3/R 32

Γνωρίζοντας την τιμή της μάζας της Γης και την ακτίνα της, είναι δυνατό να υπολογιστεί η τιμή της βαρύτητας

συνεχής:

G=g0 R3 2 / M 3= 9,8*(6370*103)2 /6*1024 m3/s2 kg=6,6*10-11 m3/s2 kg

Το 1798, ο Άγγλος φυσικός G. Cavendish ανακάλυψε την έλξη μεταξύ μικρών σωμάτων σε επίγειες συνθήκες. Δύο μικρές μολύβδινες μπάλες βάρους 730 g αναρτήθηκαν από τα άκρα του rocker. Στη συνέχεια, δύο μεγάλες μολύβδινες μπάλες βάρους 158 κιλών μεταφέρθηκαν σε αυτές τις μπάλες. Σε αυτά τα πειράματα, ο Cavendish παρατήρησε για πρώτη φορά την έλξη των σωμάτων μεταξύ τους. Προσδιόρισε επίσης πειραματικά την τιμή της βαρύτητας

συνεχής:

G \u003d (6,6 + 0,041) * 10-11 m3 / (s2 kg)

Τα πειράματα του Cavendish έχουν μεγάλη σημασία για τη φυσική. Πρώτον, μετρήθηκε η τιμή της βαρυτικής σταθεράς και δεύτερον, αυτά τα πειράματα απέδειξαν την καθολικότητα του νόμου της βαρύτητας.

Σταθερές Avogadro και Boltzmann

Το πώς λειτουργεί ο κόσμος εικάζεται από την αρχαιότητα. Οι υποστηρικτές μιας άποψης πίστευαν ότι υπάρχει ένα ορισμένο πρωταρχικό στοιχείο από το οποίο αποτελούνται όλες οι ουσίες. Τέτοιο στοιχείο, σύμφωνα με τον αρχαίο Έλληνα φιλόσοφο Γεωσίδα, ήταν η Γη, ο Θαλής έλαβε ως πρωταρχικό στοιχείο το νερό, ο Αναξιμένης ο αέρας, ο Ηράκλειτος - φωτιά, ο Εμπεδοκλής επέτρεψε την ταυτόχρονη ύπαρξη και των τεσσάρων πρωταρχικών στοιχείων. Ο Πλάτων πίστευε ότι υπό ορισμένες προϋποθέσεις, ένα πρωταρχικό στοιχείο μπορεί να περάσει σε ένα άλλο.

Υπήρχε επίσης μια θεμελιωδώς διαφορετική άποψη. Ο Λεύκιππος, ο Δημόκριτος και ο Επίκουρος αντιπροσώπευαν την ύλη ως αποτελούμενη από μικρά, αδιαίρετα και αδιαπέραστα σωματίδια, που διαφέρουν μεταξύ τους σε μέγεθος και σχήμα. Αυτά τα σωματίδια τα ονόμασαν άτομα (από το ελληνικό "άτομος" - αδιαίρετο). Μια ματιά στη δομή της ύλης δεν υποστηρίχθηκε πειραματικά, αλλά μπορεί να θεωρηθεί μια διαισθητική εικασία των αρχαίων επιστημόνων.

Για πρώτη φορά, η σωματιδιακή θεωρία της δομής της ύλης, στην οποία η δομή της ύλης εξηγήθηκε από ατομικιστική θέση, δημιουργήθηκε από τον Άγγλο επιστήμονα R. Boyle (1627-1691).

Ο Γάλλος επιστήμονας A. Lavoisier (1743-1794) έδωσε την πρώτη ταξινόμηση των χημικών στοιχείων στην ιστορία της επιστήμης.

Η σωματιδιακή θεωρία αναπτύχθηκε περαιτέρω στα έργα του εξέχοντος Άγγλου χημικού J. Dalton (1776-1844). Το 1803 Ο Ντάλτον ανακάλυψε τον νόμο των απλών πολλαπλών αναλογιών, σύμφωνα με τον οποίο διάφορα στοιχεία μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους σε αναλογίες 1:1, 1:2 κ.λπ.

Το παράδοξο της ιστορίας της επιστήμης είναι η απόλυτη μη αναγνώριση από τον Dalton του νόμου των απλών ογκομετρικών σχέσεων που ανακαλύφθηκε το 1808 από τον Γάλλο επιστήμονα J. Gay-Lusac. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, οι όγκοι τόσο των αερίων που συμμετέχουν στην αντίδραση όσο και των αέριων προϊόντων της αντίδρασης είναι σε απλές πολλαπλές αναλογίες. Για παράδειγμα, ο συνδυασμός 2 λίτρων υδρογόνου και 1 λίτρου οξυγόνου δίνει 2 λίτρα. υδρατμούς. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη θεωρία του Dalton και απέρριψε τον νόμο του Gay-lusak ως ασυνεπή με την ατομική θεωρία του.

Την έξοδο από αυτή την κρίση υπέδειξε ο Amedeo Avogadro. Βρήκε έναν τρόπο να συνδυάσει την ατομικιστική θεωρία του Dalton με το νόμο του Gay-Lusac. Η υπόθεση είναι ότι ο αριθμός των μορίων είναι πάντα ο ίδιος σε ίσους όγκους οποιωνδήποτε αερίων ή είναι πάντα ανάλογος των όγκων. Έτσι, η Avogadro εισάγει για πρώτη φορά στην επιστήμη την έννοια του μορίου ως συνδυασμός ατόμων. Αυτό εξήγησε τα αποτελέσματα του Gay-Lusac: 2 λίτρα μορίων υδρογόνου σε συνδυασμό με 1 λίτρο μορίων οξυγόνου δίνουν 2 λίτρα μορίων υδρατμών:

2H2 + O2 \u003d 2H2 O

Η υπόθεση του Avogadro αποκτά εξαιρετική σημασία λόγω του γεγονότος ότι υπονοεί την ύπαρξη σταθερού αριθμού μορίων σε ένα mole οποιασδήποτε ουσίας. Πράγματι, αν υποδηλώσουμε τη μοριακή μάζα (τη μάζα μιας ουσίας που λαμβάνεται σε ποσότητα ενός mol) έως το M, και τη σχετική μοριακή μάζα μέσω m, τότε είναι προφανές ότι

M=NA m

όπου NA είναι ο αριθμός των μορίων σε ένα mole. Είναι το ίδιο για όλες τις ουσίες:

NA =M/m

Χρησιμοποιώντας αυτό, μπορεί κανείς να λάβει ένα άλλο σημαντικό αποτέλεσμα. Η υπόθεση του Avogadro αναφέρει ότι ο ίδιος αριθμός μορίων αερίου καταλαμβάνει πάντα τον ίδιο όγκο. Επομένως, ο όγκος Vo που καταλαμβάνει ένα mole οποιουδήποτε αερίου υπό κανονικές συνθήκες (θερμοκρασία 0Co και πίεση 1,013*105 Pa) είναι σταθερή τιμή. Αυτός ο γομφίος

ο όγκος άλλαξε σύντομα πειραματικά και αποδείχθηκε ότι ήταν ίσος με: Vo = 22,41 * 10-3 m3

Ένα από τα πρωταρχικά καθήκοντα της φυσικής ήταν να προσδιορίσει τον αριθμό των μορίων σε ένα mol οποιασδήποτε ουσίας NA, η οποία αργότερα έλαβε τη σταθερά Avogadro.

Ο Αυστριακός επιστήμονας Ludwig Boltzmann (1844-1906), ένας εξαιρετικός θεωρητικός φυσικός, συγγραφέας πολυάριθμων θεμελιωδών μελετών σε διάφορους τομείς της φυσικής, υπερασπίστηκε ένθερμα την ανατομική υπόθεση.

Ο Boltzmann ήταν ο πρώτος που εξέτασε το σημαντικό ζήτημα της κατανομής της θερμικής ενέργειας σε διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας των σωματιδίων αερίου. Έδειξε αυστηρά ότι η μέση κινηματική ενέργεια των σωματιδίων αερίου Ε είναι ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία T:

E T Ο συντελεστής αναλογικότητας μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τη βασική εξίσωση

μοριακή κινηματική θεωρία:

p \u003d 2/3 pU

Όπου p είναι η συγκέντρωση των μορίων αερίου. Πολλαπλασιάζοντας και τις δύο πλευρές αυτής της εξίσωσης με τον μοριακό όγκο Vo. Δεδομένου ότι n Vo είναι ο αριθμός των μορίων σε ένα mol αερίου, παίρνουμε:

p Vo == 2/3 NA E

Από την άλλη πλευρά, η εξίσωση κατάστασης ιδανικού αερίου ορίζει το γινόμενο p

Vo as

p Vo =RT

Επομένως, 2/3 NA E = RT

Ή E=3RT/2NA

Ο λόγος R/NA είναι μια σταθερή τιμή, ίδια για όλες για όλες τις ουσίες. Αυτή η νέα καθολική φυσική σταθερά έλαβε, μετά από πρόταση του Μ.

σανίδα, τίτλοςΣταθερά Boltzmann k

k=R/NA.

Έτσι, αναγνωρίστηκαν δεόντως τα πλεονεκτήματα του Boltzmann στη δημιουργία της μοριακής-κινητικής θεωρίας των αερίων.

Η αριθμητική τιμή της σταθεράς Boltzmann είναι: k= R/NA =8,31 J mol/6,023*1023 K mol=1,38*10-16 J/K.

Η σταθερά του Boltzmann, λες, συνδέει τα χαρακτηριστικά του μικροκόσμου (μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων Ε) και τα χαρακτηριστικά του μακρόκοσμου (πίεση και θερμοκρασία αερίου).

Σταθερά Faraday

Η μελέτη των φαινομένων, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο που σχετίζονται με το ηλεκτρόνιο και την κίνησή του, κατέστησε δυνατή την εξήγηση των πιο διαφορετικών φυσικών φαινομένων από μια ενοποιημένη θέση: ηλεκτρισμός και μαγνητισμός, φως και ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις. Η δομή του ατόμου και η φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.

Ήδη από το 600 π.Χ. Ο Θαλής της Μιλήτου ανακάλυψε την έλξη ελαφρών σωμάτων (χνούδια, κομμάτια χαρτιού) με τριμμένο κεχριμπάρι (κεχριμπαρένιο σημαίνει ηλεκτρόνιο στα αρχαία ελληνικά).

Έργα που περιγράφουν ποιοτικά ορισμένα ηλεκτρικά φαινόμενα. εμφανίστηκε στην αρχή πολύ φειδωλά. Το 1729, ο S. Gray καθιέρωσε τη διαίρεση των σωμάτων σε αγωγούς ηλεκτρικού ρεύματος και μονωτές. Ο Γάλλος C. Dufay ανακάλυψε ότι το κερί σφράγισης που τρίβεται με γούνα είναι επίσης ηλεκτρισμένο, αλλά αντίθετα από τον ηλεκτρισμό μιας γυάλινης ράβδου.

Η πρώτη εργασία στην οποία έγινε μια προσπάθεια θεωρητικής εξήγησης των ηλεκτρικών φαινομένων γράφτηκε από τον Αμερικανό φυσικό W. Franklin το 1747. Για να εξηγήσει τον ηλεκτρισμό, πρότεινε την ύπαρξη ενός συγκεκριμένου «ηλεκτρικού ρευστού» (ρευστού), το οποίο περιλαμβάνεται ως αναπόσπαστο μέρος σε οποιοδήποτε θέμα. Συνέδεσε την ύπαρξη δύο ειδών ηλεκτρικής ενέργειας με την ύπαρξη δύο ειδών υγρών - «θετικών» και «αρνητικών». Έχοντας ανακαλύψει. ότι όταν το γυαλί και το μετάξι τρίβονται μεταξύ τους, ηλεκτρίζονται διαφορετικά.

Ήταν ο Φράνκλιν που πρότεινε για πρώτη φορά την ατομική, κοκκώδη φύση του ηλεκτρισμού «Η ηλεκτρική ύλη αποτελείται από σωματίδια που πρέπει να είναι εξαιρετικά μικρά».

Οι βασικές έννοιες στην επιστήμη του ηλεκτρισμού διατυπώθηκαν μόνο μετά την εμφάνιση των πρώτων ποσοτικών μελετών. Μετρώντας τη δύναμη αλληλεπίδρασης των ηλεκτρικών φορτίων, ο Γάλλος επιστήμονας C. Coulomb το 1785 καθιέρωσε το νόμο

αλληλεπιδράσεις ηλεκτρικών φορτίων:

F= k q1 q2 /r2

όπου q1 και q 2 είναι ηλεκτρικά φορτία, r είναι η απόσταση μεταξύ τους,

F είναι η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ φορτίων, k είναι ο συντελεστής αναλογικότητας. Οι δυσκολίες στη χρήση ηλεκτρικών φαινομένων οφείλονταν σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι οι επιστήμονες δεν είχαν στη διάθεσή τους μια βολική πηγή ηλεκτρικού ρεύματος. Τέτοιος

η πηγή εφευρέθηκε από τον Ιταλό επιστήμονα A. Volta το 1800 - ήταν μια στήλη από κύκλους ψευδαργύρου και ασημιού που χωρίζονταν από χαρτί εμποτισμένο σε αλατισμένο νερό. Ξεκίνησαν εντατικές μελέτες για τη διέλευση ρεύματος από διάφορες ουσίες.

ηλεκτρόλυση, περιείχε τις πρώτες ενδείξεις γι' αυτό. ότι η ύλη και ο ηλεκτρισμός σχετίζονται μεταξύ τους. Η σημαντικότερη ποσοτική έρευνα στον τομέα της ηλεκτρόλυσης έγινε από τον μεγαλύτερο Άγγλο φυσικό M. Faraday (1791-1867). Βρήκε ότι η μάζα της ουσίας που απελευθερώνεται στο ηλεκτρόδιο κατά τη διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος είναι ανάλογη με την ισχύ του ρεύματος και του χρόνου (νόμος ηλεκτρόλυσης του Faraday) Βάσει αυτού, έδειξε ότι για να απελευθερωθεί η μάζα μια ουσία στα ηλεκτρόδια, αριθμητικά ίση με M / n (Μ-μοριακή μάζα της ουσίας, n είναι το σθένος της), ένα αυστηρά καθορισμένο φορτίο F πρέπει να περάσει μέσα από τον ηλεκτρολύτη. Έτσι, ένα άλλο σημαντικό καθολικό F εμφανίστηκε στη φυσική, ίσο, όπως έδειξαν οι μετρήσεις, F = 96 484,5 C / mol.

Στη συνέχεια, η σταθερά F ονομάστηκε αριθμός Faraday. Η ανάλυση του φαινομένου της ηλεκτρόλυσης οδήγησε τον Faraday στην ιδέα ότι ο φορέας των ηλεκτρικών δυνάμεων δεν είναι οποιαδήποτε ηλεκτρικά υγρά, αλλά άτομα-σωματίδια ύλης. «Τα άτομα της ύλης είναι κατά κάποιο τρόπο προικισμένα με ηλεκτρικές δυνάμεις», λέει.

Ο Faraday ανακάλυψε για πρώτη φορά την επίδραση του μέσου στην αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών φορτίων και προσδιόρισε τη μορφή του νόμου του Coulomb:

F= q1 q2/ ε r2

Εδώ, το ε είναι ένα χαρακτηριστικό του μέσου, η λεγόμενη διηλεκτρική σταθερά. Με βάση αυτές τις μελέτες, ο Faraday απέρριψε τη δράση των ηλεκτρικών φορτίων σε απόσταση (χωρίς ενδιάμεσο μέσο) και εισήγαγε στη φυσική μια εντελώς νέα και σημαντική ιδέα ότι το ηλεκτρικό πεδίο είναι ο φορέας και ο πομπός της ηλεκτρικής επιρροής!

Φορτίο και μάζα ηλεκτρονίου

Τα πειράματα για τον προσδιορισμό της σταθεράς του Avogadro έκαναν τους φυσικούς να σκεφτούν αν αποδίδεται υπερβολική σημασία στα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού πεδίου. Δεν υπάρχει πιο συγκεκριμένος, πιο υλικός φορέας ηλεκτρικής ενέργειας; Για πρώτη φορά αυτή η ιδέα είναι ξεκάθαρα το 1881. Ο G. Helmolz εξέφρασε: «Αν παραδεχτούμε την ύπαρξη χημικών ατόμων, τότε αναγκαζόμαστε να συμπεράνουμε από εδώ περαιτέρω ότι ο ηλεκτρισμός, θετικός και αρνητικός, διαιρείται επίσης σε ορισμένες στοιχειώδεις ποσότητες που παίζουν το ρόλο των ατόμων ηλεκτρικής ενέργειας».

Ο υπολογισμός αυτής της «ορισμένης στοιχειώδους ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας» έγινε από τον Ιρλανδό φυσικό J. Stoney (1826-1911). Είναι εξαιρετικά απλό. Εάν η απελευθέρωση ενός mol μονοσθενούς στοιχείου κατά την ηλεκτρόλυση απαιτεί φορτίο ίσο με 96484,5 C και ένα mole περιέχει 6 * 1023 άτομα, τότε είναι προφανές ότι διαιρώντας τον αριθμό Faraday F με τον αριθμό Avogadro NA, παίρνουμε την ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την απελευθέρωση ενός

άτομο ύλης. Ας υποδηλώσουμε αυτό το ελάχιστο τμήμα ηλεκτρικής ενέργειας με e:

E \u003d F / NA \u003d 1,6 * 10-18 C.

Το 1891, ο Stoney πρότεινε να ονομαστεί αυτή η ελάχιστη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας ηλεκτρόνιο. Σύντομα έγινε αποδεκτό από όλους.

Οι καθολικές φυσικές σταθερές F και NA, σε συνδυασμό με τις διανοητικές προσπάθειες των επιστημόνων, έφεραν στη ζωή μια άλλη σταθερά - το φορτίο ηλεκτρονίων e.

Το γεγονός της ύπαρξης ενός ηλεκτρονίου ως ανεξάρτητου φυσικού σωματιδίου διαπιστώθηκε σε μελέτες για τη μελέτη φαινομένων που σχετίζονται με τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω αερίων. Και πάλι πρέπει να αποτίσουμε φόρο τιμής στη διορατικότητα του Faraday, ο οποίος ξεκίνησε για πρώτη φορά αυτές τις μελέτες το 1838. Ήταν αυτές οι μελέτες που οδήγησαν στην ανακάλυψη των λεγόμενων καθοδικών ακτίνων και τελικά στην ανακάλυψη του ηλεκτρονίου.

Για να βεβαιωθούμε ότι οι καθοδικές ακτίνες αντιπροσωπεύουν πραγματικά ένα ρεύμα αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων, ήταν απαραίτητο να προσδιοριστεί η μάζα αυτών των σωματιδίων και το φορτίο τους σε απευθείας πειράματα. Αυτά τα πειράματα το 1897. που πραγματοποιήθηκε από τον Άγγλο φυσικό J. J. Thomson. Παράλληλα, χρησιμοποίησε την εκτροπή των καθοδικών ακτίνων στο ηλεκτρικό πεδίο ενός πυκνωτή και σε ένα μαγνητικό πεδίο. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η γωνία

η εκτροπή των ακτίνων θ σε ένα ηλεκτρικό πεδίο ισχύος δ είναι ίση με:

θ \u003d eδ / t * l / v2,

όπου e είναι το φορτίο του σωματιδίου, m είναι η μάζα του, l το μήκος του πυκνωτή,

v είναι η ταχύτητα του σωματιδίου (είναι γνωστό).

Όταν οι ακτίνες εκτρέπονται σε ένα μαγνητικό πεδίο Β, η γωνία εκτροπής α είναι ίση με:

α = eV/t * l/v

Στο θ ≈ α (το οποίο επιτεύχθηκε στα πειράματα του Thomson), ήταν δυνατό να προσδιοριστεί το v, και στη συνέχεια να υπολογιστεί και η αναλογία e / m είναι μια σταθερά ανεξάρτητη από τη φύση του αερίου. Τόμσον

ο πρώτος διατύπωσε με σαφήνεια την ιδέα της ύπαρξης ενός νέου στοιχειώδους σωματιδίου ύλης, επομένως θεωρείται δικαίως ο ανακαλύπτης του ηλεκτρονίου.

Η τιμή να μετρήσει απευθείας το φορτίο ενός ηλεκτρονίου και να αποδείξει ότι αυτό το φορτίο είναι όντως το μικρότερο αδιαίρετο μέρος του ηλεκτρισμού ανήκει στον αξιόλογο Αμερικανό φυσικό R. E. Milliken. Σταγόνες λαδιού από ένα πιστόλι ψεκασμού εγχύθηκαν στο χώρο μεταξύ των πλακών του συμπυκνωτή μέσω του άνω παραθύρου. Η θεωρία και το πείραμα έχουν δείξει ότι όταν μια σταγόνα πέφτει αργά, η αντίσταση του αέρα οδηγεί στο γεγονός ότι η ταχύτητά της γίνεται σταθερή. Εάν η ένταση πεδίου ε μεταξύ των πλακών είναι μηδέν, τότε η ταχύτητα πτώσης v 1 είναι ίση με:

v1 = fP

όπου P είναι το βάρος της σταγόνας,

f είναι ο συντελεστής αναλογικότητας.

Παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, η ταχύτητα σταγονιδίων v 2 προσδιορίζεται από την έκφραση:

v2 = f (q ε - P),

όπου q είναι το φορτίο της πτώσης. (Υποτίθεται ότι η δύναμη της βαρύτητας και η ηλεκτρική δύναμη κατευθύνονται η μία απέναντι από την άλλη.) Από αυτές τις εκφράσεις προκύπτει ότι

q= P/ε v1 * (v1 + v2).

Για τη μέτρηση του φορτίου των σταγόνων, ο Millikan χρησιμοποίησε

ιονίζουν τον αέρα. Τα ιόντα του αέρα δεσμεύονται από τα σταγονίδια, με αποτέλεσμα να αλλάζει το φορτίο των σταγονιδίων. Αν συμβολίσουμε το φορτίο της σταγόνας μετά τη σύλληψη ιόντων ως q ! , και την ταχύτητά του μέσω v 2 1, στη συνέχεια η αλλαγή στο δέλτα φόρτισης q \u003d q! - q

δέλτα q== P/ε v1 *(v1 - v2).,

η τιμή του P/ ε v 1 για αυτή την πτώση είναι σταθερή. Έτσι, η αλλαγή στο φορτίο της σταγόνας αποδεικνύεται ότι περιορίζεται στη μέτρηση της διαδρομής που διανύει η σταγόνα λαδιού και του χρόνου κατά τον οποίο διανύθηκε αυτή η διαδρομή. Αλλά ο χρόνος και το μονοπάτι θα μπορούσαν να καθοριστούν εύκολα και αρκετά με ακρίβεια από την εμπειρία.

Πολυάριθμες μετρήσεις Millikan έχουν δείξει ότι πάντα, ανεξάρτητα από το μέγεθος της πτώσης, η αλλαγή στο φορτίο είναι ένα ακέραιο πολλαπλάσιο κάποιου μικρότερου φορτίου e:

δέλτα q=ne, όπου n είναι ακέραιος. Έτσι στα πειράματα του Millikan διαπιστώθηκε η ύπαρξη ελάχιστης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας e. Τα πειράματα απέδειξαν πειστικά την ατομικιστική δομή του ηλεκτρισμού.

Τα πειράματα και οι υπολογισμοί κατέστησαν δυνατό τον προσδιορισμό της τιμής του φορτίου e E = 1,6 * 10-19 C.

Η πραγματικότητα της ύπαρξης μιας ελάχιστης μερίδας ηλεκτρικής ενέργειας αποδείχθηκε· ο ίδιος ο Millikan για αυτές τις αντιδράσεις το 1923. τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ.

Τώρα, χρησιμοποιώντας την τιμή του ειδικού φορτίου ηλεκτρονίου e/m και e που είναι γνωστή από τα πειράματα του Thomson, μπορούμε επίσης να υπολογίσουμε τη μάζα του ηλεκτρονίου m e.

Η αξία του αποδείχθηκε ότι είναι:

δηλ. \u003d 9,11 * 10-28 γρ.

ταχύτητα του φωτός

Για πρώτη φορά, η μέθοδος άμεσης μέτρησης της ταχύτητας του φωτός προτάθηκε από τον ιδρυτή της πειραματικής φυσικής, Γαλιλαίο. Η ιδέα του ήταν πολύ απλή. Δύο παρατηρητές με λάμπες εντοπίστηκαν σε απόσταση πολλών χιλιομέτρων ο ένας από τον άλλο. Ο πρώτος άνοιξε το κλείστρο στο φανάρι, στέλνοντας ένα φωτεινό σήμα προς την κατεύθυνση του δεύτερου. Ο δεύτερος, βλέποντας το φως του φαναριού, άνοιξε το δικό του κλείστρο και έστειλε σήμα στον πρώτο παρατηρητή. Ο πρώτος παρατηρητής μέτρησε το χρόνο t μεταξύ της ανακάλυψής του

το φανάρι του και την ώρα που παρατήρησε το φως του δεύτερου φαναριού. Η ταχύτητα του φωτός c είναι προφανώς ίση με:

όπου S είναι η απόσταση μεταξύ των παρατηρητών, t είναι ο μετρούμενος χρόνος.

Ωστόσο, τα πρώτα πειράματα που έγιναν στη Φλωρεντία σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο δεν έδωσαν σαφή αποτελέσματα. Το χρονικό διάστημα t αποδείχθηκε πολύ μικρό και δύσκολο να μετρηθεί. Ωστόσο, από τα πειράματα προέκυψε ότι η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη.

Η τιμή της πρώτης μέτρησης της ταχύτητας του φωτός ανήκει στον Δανό αστρονόμο O. Roemer. Διευθύνει το 1676. παρατηρώντας την έκλειψη του δορυφόρου του Δία, παρατήρησε ότι όταν η Γη βρίσκεται σε ένα σημείο της τροχιάς της μακριά από τον Δία, ο δορυφόρος Ιώ εμφανίζεται από τη σκιά του Δία 22 λεπτά αργότερα. Εξηγώντας αυτό, ο Roemer έγραψε: «Αυτός είναι ο χρόνος που χρησιμοποιεί το φως για να περάσει το μέρος από την πρώτη μου παρατήρηση μέχρι την παρούσα θέση». Διαιρώντας τη διάμετρο της τροχιάς της γης D με το χρόνο καθυστέρησης, ήταν δυνατό να ληφθεί η τιμή του φωτός c. Την εποχή του Roemer, ο D δεν ήταν ακριβώς γνωστός, οπότε από τις μετρήσεις του προέκυψε ότι c ≈ 215.000 km/s. Στη συνέχεια, τόσο η τιμή του D όσο και ο χρόνος καθυστέρησης βελτιώθηκαν, οπότε τώρα, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Roemer, θα παίρναμε c ≈ 300.000 km/s.

Σχεδόν 200 χρόνια μετά το Roemer, η ταχύτητα του φωτός μετρήθηκε για πρώτη φορά σε επίγεια εργαστήρια. Αυτό το έκανε το 1849. Γάλλος L.Fizo. Η μέθοδός του, καταρχήν, δεν διέφερε από αυτή του Γαλιλαίου, μόνο ο δεύτερος παρατηρητής αντικαταστάθηκε από έναν καθρέφτη που αντανακλάται και αντί για ένα κλείστρο που άνοιξε με το χέρι, χρησιμοποιήθηκε ένας ταχέως περιστρεφόμενος γραναζωτός τροχός.

Ο Fizeau τοποθέτησε τον έναν καθρέφτη στο Suresnes, στο σπίτι του πατέρα του, τον άλλο στη Montmarte στο Παρίσι. Η απόσταση μεταξύ των κατόπτρων ήταν L=8,66 km. Ο τροχός είχε 720 δόντια, το φως έφτασε στη μέγιστη ένταση του με την ταχύτητα περιστροφής του τροχού, ίση με 25 σ.α.λ. Ο επιστήμονας προσδιόρισε την ταχύτητα του φωτός χρησιμοποιώντας τον τύπο του Galileo:

Ο χρόνος t είναι προφανώς t = 1/25*1/720 s=1/18000 s και s=312.000 km/s

Όλες οι παραπάνω μετρήσεις έγιναν στον αέρα. Ο υπολογισμός της ταχύτητας στο κενό πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη γνωστή τιμή του δείκτη διάθλασης του αέρα. Ωστόσο, κατά τη μέτρηση σε μεγάλες αποστάσεις, μπορεί να προκύψει σφάλμα λόγω της ανομοιογένειας του αέρα. Για να εξαλείψει αυτό το σφάλμα, ο Michelson το 1932. μέτρησε την ταχύτητα του φωτός χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του περιστρεφόμενου πρίσματος, αλλά όταν το φως διαδόθηκε σε έναν σωλήνα από τον οποίο αντλήθηκε αέρας, έλαβε

s=299 774 ± 2 km/s

Η ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας επέτρεψε να γίνουν ορισμένες βελτιώσεις στις παλιές μεθόδους και να αναπτυχθούν θεμελιωδώς νέες. Έτσι το 1928. ο περιστρεφόμενος γραναζωτός τροχός αντικαθίσταται από έναν ηλεκτρικό διακόπτη φωτός χωρίς αδράνεια, ενώ

С=299 788± 20 km/s

Με την ανάπτυξη του ραντάρ, προέκυψαν νέες δυνατότητες για τη μέτρηση της ταχύτητας του φωτός. Ο Aslakson, χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο το 1948, έλαβε την τιμή c = 299 792 + 1,4 km / s και ο Essen, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της παρεμβολής μικροκυμάτων, c = 299 792 + 3 km / s. Το 1967 Οι μετρήσεις της ταχύτητας του φωτός πραγματοποιούνται με λέιζερ ηλίου-νέον ως πηγή φωτός

Σταθερές Planck και Rydberg

Σε αντίθεση με πολλές άλλες καθολικές φυσικές σταθερές, η σταθερά του Planck έχει ακριβή ημερομηνία γέννησης στις 14 Δεκεμβρίου 1900. Την ημέρα αυτή, ο M. Planck έκανε μια αναφορά στη Γερμανική Φυσική Εταιρεία, όπου, για να εξηγήσει την εκπεμπτικότητα ενός απολύτως μαύρου σώματος, εμφανίστηκε μια νέα τιμή h για τους φυσικούς Προχωρώντας από

από πειραματικά δεδομένα, ο Planck υπολόγισε την τιμή του: h = 6,62 * 10-34 J s.

Μία από τις σημαντικές έννοιες στη θεωρία και την πράξη των μετρήσεων είναι η έννοια του φυσικού μεγέθους. Φυσική ποσότητα- μια ιδιότητα που είναι ποιοτικά κοινή σε πολλά αντικείμενα, αλλά ποσοτικά ατομική για καθένα από αυτά.

ΜέτρησηΗ φυσική ποσότητα βρίσκει την αξία της πειραματικά με τη βοήθεια ειδικών τεχνικών μέσων. Σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης της αριθμητικής τιμής της μετρούμενης τιμής, όλες οι μετρήσεις χωρίζονται σε άμεσες, έμμεσες, σωρευτικές και κοινές.

Άμεσες μετρήσειςβασίζονται στη μέθοδο σύγκρισης της μετρούμενης ποσότητας με το μέτρο αυτής της ποσότητας ή στη μέθοδο άμεσης εκτίμησης της τιμής της μετρούμενης ποσότητας με χρήση συσκευής ανάγνωσης, η κλίμακα της οποίας βαθμολογείται σε μονάδες της μετρούμενης ποσότητας. Παράδειγμα απευθείας μετρήσεων είναι η μέτρηση του ρεύματος με αμπερόμετρο.

Έμμεσες μετρήσεις- μετρήσεις, το αποτέλεσμα των οποίων προκύπτει μετά από άμεσες μετρήσεις ποσοτήτων που σχετίζονται με τη μετρούμενη ποσότητα με γνωστή σχέση. Έτσι, η μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος πραγματοποιείται με άμεσες μετρήσεις της ισχύος ρεύματος με ένα αμπερόμετρο και της τάσης με ένα βολτόμετρο, ακολουθούμενες από τον υπολογισμό της επιθυμητής τιμής αντίστασης.

Σωρευτικές μετρήσειςείναι επαναλαμβανόμενες, συνήθως άμεσες μετρήσεις μιας ή περισσότερων ομότιμων ποσοτήτων με τη λήψη ενός γενικού αποτελέσματος μέτρησης με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που συντάσσονται από συγκεκριμένα αποτελέσματα μετρήσεων. Για παράδειγμα, εδώ είναι η διαδικασία προσδιορισμού της αμοιβαίας επαγωγής μεταξύ δύο πηνίων μετρώντας τη συνολική τους αυτεπαγωγή δύο φορές. Πρώτον, τα πηνία συνδέονται έτσι ώστε τα μαγνητικά τους πεδία να αθροίζονται και η συνολική αυτεπαγωγή μετράται: L 01 \u003d L 1 + L 2 + 2M, όπου M είναι η αμοιβαία επαγωγή. L 1 , L 2 - επαγωγές του πρώτου και του δεύτερου πηνίου. Στη συνέχεια, τα πηνία συνδέονται έτσι ώστε να αφαιρούνται τα μαγνητικά τους πεδία και μετράται η συνολική αυτεπαγωγή: L 02 \u003d L 1 + L 2 - 2M. Η επιθυμητή τιμή του M προσδιορίζεται με την επίλυση αυτών των εξισώσεων: M = (L 01 - L 02)/4.

Κοινές μετρήσειςσυνίστανται στην ταυτόχρονη μέτρηση δύο ή περισσότερων ανόμοιων μεγεθών με τον μετέπειτα υπολογισμό του αποτελέσματος με την επίλυση ενός συστήματος εξισώσεων που λαμβάνονται κατά τις μετρήσεις. Έστω, για παράδειγμα, απαιτείται να βρεθούν οι συντελεστές θερμοκρασίας A, B του θερμίστορ R t \u003d R 0 (1 + AT + BT 2), όπου R 0 είναι η τιμή αντίστασης σε T 0 \u003d 20 ° C, T είναι η θερμοκρασία του μέσου. Μετρώντας τις τιμές αντίστασης R 0 , R 1 , R 2 του θερμίστορ σε θερμοκρασίες T 0 , T 1 , T 2 που προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας ένα θερμόμετρο και λύνοντας το προκύπτον σύστημα τριών εξισώσεων, βρίσκουμε τις τιμές του A και Β.

εργαλείο μέτρησης- τεχνική συσκευή που χρησιμοποιείται στις μετρήσεις και έχει κανονικοποιημένα μετρολογικά χαρακτηριστικά. Τα όργανα μέτρησης περιλαμβάνουν μέτρα, μορφοτροπείς μέτρησης, συσκευές μέτρησης και συστήματα μέτρησης.

Μετρήσει- ένα όργανο μέτρησης σχεδιασμένο να αποθηκεύει και να αναπαράγει μια φυσική ποσότητα δεδομένου μεγέθους. Τα μέτρα περιλαμβάνουν κανονικά στοιχεία, κουτιά αντίστασης, τυπικές γεννήτριες σημάτων, βαθμονομημένες κλίμακες οργάνων ένδειξης.

Μορφοτροπείς μέτρησης- όργανα μέτρησης σχεδιασμένα να μετατρέπουν το σήμα μέτρησης σε μορφή κατάλληλη για μετάδοση, αποθήκευση και επεξεργασία.

Οργανα μέτρησης- όργανα μέτρησης σχεδιασμένα να παράγουν ένα σήμα πληροφοριών μέτρησης, λειτουργικά συνδεδεμένο με την αριθμητική τιμή της μετρούμενης ποσότητας και να εμφανίζουν αυτό το σήμα στη συσκευή ανάγνωσης ή στην καταχώρισή της.

Σύστημα μέτρησης- ένα σύνολο οργάνων μέτρησης και βοηθητικών συσκευών που παρέχουν πληροφορίες μέτρησης για το υπό μελέτη αντικείμενο σε δεδομένο όγκο και δεδομένες συνθήκες.

Οι πιο σημαντικές ιδιότητες των οργάνων μέτρησης είναι οι μετρολογικές ιδιότητες. Οι μετρολογικές ιδιότητες (χαρακτηριστικά) περιλαμβάνουν την ακρίβεια, το εύρος μέτρησης, την ευαισθησία, την ταχύτητα κ.λπ.