1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем измеряются электрические и магнитные величины?

В чем измеряются электрические и магнитные величины?

Единицы измерения магнитных величин

Благодаря раннему отсутствию стандартизации в науке о магнетизме , мы сталкиваемся не менее чем c тремя системами измерения магнитных величин .

Этих величин в магнетизме несколько больше чем в электричестве. В электричестве мы имели дело с четырьмя основными величинами: напряжением (U), силой тока (I), сопротивлением (R) и мощностью (P). Первые три из них связаны друг с другом Законом Ома (U=IR ; I=U/R ; R=U/I), а четвертая, с предыдущими тремя — Законом Джоуля ( P = IU , P = I 2 R , Р = U 2 / R).

В магнетизме мы будем иметь дело со следующими величинами:

Магнитодвижущая сила (МДС) — физическая величина, характеризующая способность электрических токов создавать магнитные потоки. Она аналогична электродвижущей силе (ЭДС) в электрических цепях.

Магнитный поток — общее количество поля или его эффект . Аналогичен току в электрических цепях .

Напряженность магнитного поля — количество магнитодвижущих сил, распределенных по длине электромагнита.

Магнитная индукция — общее количество магнитного потока, сконцентрированного в данной точке пространства.

Магнитное сопротивление — Сопротивление определенного объема пространства или материала . магнитному потоку. Аналогично электрическому сопротивлению.

Магнитная проницаемость — величина, характеризующая реакцию среды (материала) на воздействие внешнего магнитного поля. Обратна удельному сопротивлению материала (большая проницаемость означает более легкое прохождение магнитного потока, в то время как большее удельное сопротивление означает более трудное прохождение электрического тока).

В настоящее время существует, как мы уже говорили, три системы измерения этих величин:

Как вы уже догадались , отношение между магнитодвижущей силой , магнитным потоком и магнитным сопротивлением аналогично отношению между напряжением (U) , током ( I) и сопротивлением (R). Получается нечто похожее на закон Ома для магнитной цепи :

Уравнение для определения магнитного сопротивления материала очень похоже на уравнение для определения сопротивления проводника (учитывая что магнитная проницаемость обратна удельному сопротивлению):

Из этих формул видно, что сопротивление более длинного материала в обоих случаях больше, а сопротивление материала с большей площадью поперечного сечения — меньше (при прочих равных условиях).

Главная загвоздка здесь состоит в том, что сопротивление материала магнитному потоку фактически изменяется при изменении концентрации самого потока. Это делает «Закон Ома» для магнитных цепей нелинейным, и работать с ним намного трудней, чем с электрической версией данного закона.

Измерение электрических и магнитных величин

С измерениями электрических величин большинство людей знакомится раньше, чем со всеми другими видами измерений. В самом деле, понятия амперметра, вольтметра, прибора для измерения электрического сопротивления знакомы каждому из школьного курса физики и из практического использования тестера, измеряющего в основном электрические величины. Только в последние десятилетия массовому пользователю доступными стали тестеры, измеряющие температуру, освещенность, влажность и другие характеристики, не имеющие отношения к электричеству.

Вместе с тем электрические и магнитные измерительные устройства встречаются на практике не только как измерители собственно электрических величин — силы тока, напряжения, сопротивления, емкости и т. д. Огромное количество электрических и магнитных устройств используется в преобразователях и датчиках в других видах измерений, например в измерениях перемещений, температуры, давления, влажности, в измерениях состава веществ и материалов, в светотехнике и т.д. То же самое относится и к выходным устройствам измерительной техники. Блоки питания, различные преобразователи, блоки памяти, самописцы, блоки сопряжения узлов измерительных приборов — во всех этих узлах измерительной техники преобладающими являются электрические и магнитные элементы.

В данном изложении собственно электрические и магнитные приборы в силу их большого разнообразия рассматривать подробно нет возможности. По этой причине раздел «Электрические измерения» представлен основополагающими сведениями о категориях электроизмерительных приборов, о принципах их действия с кратким изложением сущности построения современных приборов с аналого-цифровым преобразованием.

Проводя категорирование электроизмерительных приборов, в первую очередь их надо разделить на два класса — приборы для измерения параметров цепей постоянного тока и приборы для измерения параметров цепей переменного тока. В зависимости от измеряемой физической величины измерительные электрические приборы классифицируются по группам.

Обозначение групп принято буквенное: например, А — амперметры, Б — источники питания, В — вольтметры, Г — генераторы, Е — измерители сопротивления, индуктивности и емкости, С — осциллографы и т. д. Всего электроизмерительные приборы классифицируются по 20 подгруппам.

Электроизмерительные аналоговые шкальные приборы далее можно разделить по принципу действия и по типу индикаторных устройств (рис. 7.1).

Классификация аналоговых электроизмерительных приборов по типу индикаторов сигнала в особенных комментариях не нуждается. Стрелоч­ные приборы во всех вариантах в качестве аналогового сигнала имеют угол поворота стрелки индикатора. Прибор преобразует электрическую вели­чину в угол поворота, который собственно и измеряется. Электронно-лу­чевые приборы достаточно хорошо известны в измерительной практике как выходные каскады осциллографов, электронно-оптических преобра­зователей. В последнее время многие электроизмерительные приборы в качестве выходного устройства имеют компьютер с экраном монитора на выходе. Приборы с компьютерным выходом также можно отнести к элект­ронно-лучевым приборам, хотя в большинстве своем такие приборы уже являются не аналоговыми, а цифровыми, поскольку использование ком­пьютера предполагает наличие аналогово-цифрового преобразователя между датчиком и индикаторным устройством.

Дата добавления: 2015-01-30 ; просмотров: 10 | Нарушение авторских прав

Единицы измерения электрических и магнитных величин

Основные понятия и элементы электрической цепи

Электротехника – отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, обработки материалов, передачи информации и др. и охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электроэнергии в практической деятельности человека. Значение электротехники определяется возможностью концентрированного получения значительных количеств электроэнергии, сравнительной простотой ее передачи на большие расстояния и легкостью преобразования в энергию других видов.

Согласно современной теории строения вещества каждый атом состоит из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Ядро заряжено положительным электричеством, а электроны – отрицательным. Те из электронов, которые расположены на крайних орбитах, связаны с ядром слабее, чем электроны, находящиеся на ближних к ядру орбитах. Под действием соседних атомов или вследствие других причин крайние атомы могут покинуть свои орбиты.

Атомы всех металлов имеют неустойчивые внешние электроны, которые легко покидают свои орбиты, чем и объясняется хорошая электропроводность металлов. Атомы других веществ прочно удерживают электроны около ядра и не дают им свободно уходить из атомов. Такие вещества плохо проводят электричество.

В обычном состоянии атомы металла, ионы, а также электроны находятся в беспорядочном тепловом движении. Если под действием тех или иных причин заставить свободные электроны смещаться в одном направлении, такое упорядоченное движение свободных электронов в металлических проводниках будет представлять собой электрический ток.

Положительный и отрицательный заряды равны между собой. Но если атомы тела начинают терять электроны, то положительный заряд тела становится больше (тело заряжается положительно). Если же тело получает электроны, то тело заряжается отрицательно. Таким образом, теряя или приобретая электроны, нейтральный в электрическом отношении атом становится заряженным. Такой атом называется ионом. Процесс превращения нейтрального атома в ион называется ионизацией.

Нагревая металл до высокой температуры, мы заставляем хаотически двигающиеся атомы металла двигаться еще быстрее. Электроны, которые ранее удерживались на орбитах атомов, теперь испускаются нагретым металлом в окружающее пространство (термоэлектронный эффект). Нейтральная молекула газа может быть ионизирована под действием высокой температуры, лучей Рентгена, ультрафиолетовых лучей, радиоактивных излучений, высокого напряжения, а также при ударе нейтральной молекулы быстролетящим электроном. Молекулы, веществ, попадая в растворитель, ослабляют внутреннюю связь и распадаются на положительные и отрицательные ионы.

Различие между диэлектриками и проводниками классическая физика видит в том, что в диэлектрике все электроны прочно удерживаются около ядра атома. В проводниках же имеется большое количество свободных электронов, упорядоченное движение которых вызывает электрический ток.

Квантовая физика, изучающая микроскопические тела и законы их движения, дает иное объяснение различию между диэлектриками и проводниками. Согласно квантовой теории как в диэлектрике, так и в проводнике существуют свободные электроны. Диэлектрики и проводники различаются между собой лишь заполненностью и относительным расположением энергетических уровней электронов. Это и составляет основу зонной теории электропроводимости. Полная энергия электронов, вращающихся вокруг ядра, тем больше, чем больше радиус орбиты. Электрон может находиться в строго определенном квантовом состоянии, причем другие электроны в этом состоянии находиться не могут. Если сообщить электрону извне определенное количество энергии, то он может перейти в новое, более высокое квантовое состояние. Сам электрон при этом и атом, в состав которого он входит, называются возбужденными. Переход электрона с высокого уровня на более низкий вызовет перескок электрона на орбиту меньшего радиуса. При этом энергия, которая была затрачена на перевод электрона в возбужденное состояние, будет отдана им в виде светового кванта определенной частоты или передана другому электрону. Переход электрона в иное квантовое состояние невозможен, если это квантовое состояние занято другим электроном. В твердом теле, состоящем из множества атомов, энергетические уровни отдельных атомов смещаются и, объединяясь, образуют энергетические зоны.

Различают заполненную (нормальную) зону, в которой находятся электрические заряды невозбужденного атома. Другой зоной является свободная зона (зона возбуждения), в которую могут попадать электроны возбужденного атома. Между заполненной и свободной зонами помещается запретная зона (зона недозволенных уровней). Ширина запрещенной зоны определяет электропроводность вещества. На рис. 1.1 показано расположение энергетических зон твердого тела. У проводников (металлов) заполненная и свободная зоны перекрываются, между ними нет запретной зоны (рис. 1.1,а). Поэтому электроны легко переходят из заполненной зоны в свободную и обеспечивают высокую электропроводность металлов.

У полупроводников ширина запретной зоны мала (рис. 1.1,б). Под действием внешних причин электроны могут преодолеть запретную зону и прейти из заполненной зоны в свободную. У диэлектриков (изоляторов) запретная зона широка (рис. 1.1,в), и переход электронов из заполненной зоны в свободную затруднен. Электропроводность у такого тела практически отсутствует.

Единицы измерения электрических и магнитных величин

Когерентная, или согласованная, Международная система единиц физических величин (СИ, SI) принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам. По этой системе предусмотрено семь основных единиц и две дополнительные. Все остальные физические величины могут быть получены как производные основных. Основные и дополнительные единицы системы СИ приведены в табл. 1.1.

Эталоном силы тока принят ампер – сила не изменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади круглого поперечного сечения, расположенным один от другого на расстоянии 1м, создает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 2*10 -7 Н.

Ом (Ом) – сопротивление, в котором при протекании через него тока в один ампер каждую секунду выделяется энергия в 1 джоуль.

Читать еще:  Чем и как утеплить кирпичный дом снаружи, не имея навыков строительства

Кулон (Кл) – единица количества электричества (электрического заряда), равная количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника при токе силой 1 А за время 1 с.

Электромагнитное поле – особая форма материи, которой присущ ряд свойств: электромагнитное поле непрерывно распределяется в пространстве, в вакууме распространяется со скоростью света и обладает способностью силового воздействия на заряженные частицы и токи, в процессе которого энергия поля преобразуется в другие виды энергии.

ВеличинаЕдиница
наименованиеразмерностьнаименованиеобозначение
международноерусское
Основные
ДлинаLМетрmм
МассаMКилограммkgкг
ВремяTСекундаsс
Сила электрического токаIАмперAА
Термодинамическая температураθКельвинKК
Количество веществаNМольmolмоль
Сила светаJКанделаcdкд
Дополнительные
Плоский уголРадианradрад
Телесный уголСтерадианcrср

Электрическое поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, возбуждаемого электрическими зарядами и изменением магнитного поля и характеризуемого силовым воздействием на частицы, обладающие электрическим зарядом.

Оценка интенсивности электрического поля производится по механическим силам, с которыми поле действует на заряженные тела. За количественную меру поля принимают механическую силу, с которой поле в данной точке пространства действует на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку. Эта величина называется напряженностью электрического поля

, (1.1)

где Q – точечный заряд, создающий электрическое поле.

Размерность напряженности электрического поля

.

Напряжением называется скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля. Разность потенциалов – напряжение в безвихревом электрическом поле, в котором напряжение не зависит от пути интегрирования.

Постоянное напряжение для участка проводника

. (1.2)

Основная единица напряжения в системе СИ – вольт (В).

В общем случае постоянный ток в проводящей среде представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных зарядов под действием электрического поля. Принято считать направлением тока I направление движения положительных зарядов, т.е. направление, обратное направлению движения электронов в проводнике под действием электрического поля.

При расчете цепи действительные направления токов в ее элементах в общем случае заранее не известны. поэтому необходимо предварительно выбрать условные положительные направления токов во всех элементах цепи.

Положительное направление тока в элементе или в ветви выбирается произвольно и указывается стрелкой. Если при выбранных положительных направлениях токов в результате расчета режима работы цепи ток в данном элементе получится положительным, то действительное направление тока совпадает с выбранным. В противном случае действительное направление противоположно выбранному положительному.

Положительное направление напряжения на элементе схемы цепи также может быть выбрано произвольно и указывается стрелкой, но для участков цепи, не содержащих источников энергии, рекомендуется выбирать его совпадающим с положительным направлением тока.

Если выводы элемента обозначены (например, a и b) и стрелка направлена от вывода а к выводу b, то положительное направление означает, что определяется напряжение U = Uab.

Аналогичное обозначение может быть принято и для тока. Например, обозначение Iab указывает положительное направление тока в элементе цепи от вывода a к выводу b.

Измерение электрических и магнитных величин.

Измерения играют большую роль в жизни человека. Благодаря измерениям люди избавились от многих неправильных выводов и заключений, которые были сделаны ранее на основании наблюдений за явлениями природы: так, было установлено, что неподвижные звезды в действительности смещаются относительно друг друга, что географический и магнитный полюсы не совпадают, что Земля не есть шар и т. д. Измерения и измерительные приборы дополняют наши органы чувств и позволяют нам воспринимать невидимый свет, познавать и оценивать электрические и магнитные поля. Можно привести еще много примеров, показывающих значение измерений в точных науках, в познании окружающей нас природы.

С помощью измерений осуществляется связь формул теории с экспериментом.

Что касается роли измерений в технике, то достаточно напомнить, что основной современный технический принцип — взаимозаменяемость деталей — неосуществим без широко развитой и технически совершенной измерительной базы. Все вопросы, связанные с качеством продукции, экономичностью производства, борьбой с браком и т. д., также в конечном счете определяются измерениями.

Из всех видов измерений электрические измерения имеют особое значение, так как электрические и магнитные величины, как правило, непосредственно не воспринимаются органами чувств человека. Поэтому обнаружение электрических и магнитных величин, количественное определение их, а также изучение электрических и магнитных явлений возможно только при помощи средств измерения электрических и магнитных величин.

Посредством магнитных измерений решается весьма широкий круг
научных и прикладных задач, к которым можно отнести: исследование
свойств магнитных материалов; исследование всевозможных электромагнитных механизмов и приборов для выявления распределения магнитных потоков и МДС; испытание постоянных магнитов; измерение
магнитных полей постоянных магнитов и электромагнитов; контроль качества магнитных материалов и изделий из них; определение физических свойств материалов по их магнитным характеристикам (магнитная
дефектоскопия); изучение магнитного поля Земли и других планет; разведка полезных ископаемых; изучение структуры сильных магнитных
полей, создаваемых различными установками; исследование слабых
магнитных полей космического пространства и полей биологических
объектов и т. д.

Измерительная техника является важнейшим фактором научного и технического прогресса практически во всех областях народного хозяйства.

Измерительная информация широко используется для регулирования и автоматического управления различными объектами и технологическими процессами.

Интенсивное развитие средств электронной техники значительно расширило возможности электроизмерительной техники.

Одно из современных направлений электроизмерительной техники, базирующееся на достижениях электроники, — создание цифровых измерительных приборов. Измерительную информацию можно представить в непрерывной и дискретной форме в виде непрерывных или дискретных сигналов.

Новые горизонты открыло перед электроизмерительной техникой появление ЭВМ, использующих новейшие достижения электронной техники..

Говоря о роли и значении измерительной техники в научном и техническом прогрессе, нельзя забывать, что для успешного выполнения этих задач необходимо поддержание единства измерений, обеспечивающих требуемую точность и сопоставимость результатов измерений. Единством измерений называется такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью.

Развитие электроизмерительной техники весьма эффективно способствует углублению знаний, новым открытиям и всестороннему прогрессу во всех отраслях науки и техники.

1. Основные понятия

В данной главе мы ознакомимся с основными понятиями и определениями.

Измерения являются одним из основных способов познания природы, служат предпосылкой и составной частью исследований и открытий.

Измерения – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Физическая величина – это свойство, общее в качественном отношении для множества объектов и индивидуальное в количественном отношении для каждого из них.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом.

Различают 2 метода измерения:

    • метод непосредственной оценки;
    • метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерения. Отсчетное устройство показывающего средства заранее проградуировано в единицах измеряемой физической величины. Метод прост, но точность его невысока.

Метод сравнения с мерой – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерения напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с известной ЭДС нормального элемента. Этот метод по сравнению с методом непосредственной оценки более точен, но несколько сложен.

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течении известного интервала времени.

Все единицы измерения, используемые в электротехнике, могут быть выведены из четырех основных. Для того чтобы число основных единиц было минимальным, были выбраны три единицы, применяемые в механике: метр (м), килограмм (кг) и секунда (с) и добавлена к ним четвертая основная единица из электротехники – единица силы электрического тока ампер (А).

Из этих четырех основных единиц могут быть образованы все другие электрические единицы.

С 1946 г. ампер определяют следующим образом: это сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным тонким проводникам (проволокам), расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызывает между этими проводниками силу взаимодействия, равную 2*10 Н на 1 м длины.

Единица электрической мощности – ватт – получается прямым приравниванием единице механической мощности:

Вольт, единица электрического напряжения, связана с ампером через электрическую мощность:

Ом – единица электрического сопротивления, определяется согласно закону Ома по силе тока и напряжению:

Все другие электрические единицы измерения также являются производными. Обзор электрических величин и единицы их измерения представлены в таблице 1.3

Таблица 1.3 — Электрические величины и их единицы измерения

ВеличинаОбозначение в формулахНаименование единицыСимволРавнозначные выражения
Сила токаI, iАмперА
МощностьРВаттВт
апряжениеU, uВольтВ
СопротивлениеRОмОм
Энергия, работаWДжоульДж1Дж= 1Вт 1с=1Н 1м
ЕмкостьСФарадаФ=
ИндуктивностьLГенриГн

Магнитные измерения относятся к области измерительной техники, занимающейся измерением магнитных величин для определения характеристик магнитных полей, веществ и материалов.

Несмотря на разнообразие задач, решаемых с помощью магнитных измерений, определяются в основном несколько магнитных величин: магнитный поток Ф, магнитная индукция В, напряженность магнитного поля H, намагниченность J, магнитный момент Мм.

Одной из основных характеристик магнитного поля является вектор магнитной индукции В, который может быть определен по силе F, с которой поле действует на заряд q, перемещающийся в поле со скоростью v:

Единицей магнитной индукции в международной системе СИ является тесла (Тл).

Поток вектора магнитной индукции B через поверхность s называют магнитным потоком

Единица магнитного потока в системе СИ — вебер (Вб). Единица напряженности магнитного ноля в системе СИ — ампер на метр (А/м).

Векторы В и Н связаны между собой в вакууме и воздухе соотношением

где μ = 4π 10 -7 — магнитная постоянная, Гн/м.

Для среды с магнитной проницаемостью μr связь между В и Н имеет вид

В чем измеряются электрические и магнитные величины?

Основные единицы измерения в системе СИ

Наименование физической величиныЕдиницаОбозначение
русскоемежду- народное
Длинаметрмm
Массакилограммкгkg
Времясекундасs
Сила электрического токаамперAA
Термодинамическая температуракельвинКK
Количество веществамольмольmol
Сила светаканделакдcd
Плоский уголрадианрадrad
Телесный уголстерадиансрsr

Определения основных и дополнительных единиц СИ

Метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.

Читать еще:  Материалы для строительства цоколя

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответсвующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1м один от другого, вызвал бы силу взаимодействия, равную 2*10 -7 Н.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуре тройной точки воды.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*10 12 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Радиан равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Производные единицы электрических и магнитных величин в системе СИ

Наименование величиныЕдиница
НаименованиеОбозначение
русскоемежду- народное
Плотность электрического токаампер на квадратный метрА/м 2A/m 2
Количество электричества; электрический зарядкулонКлC
Поверхностная плотность электрического зарядакулон на квадратный метрКл/м 2C/m 2
Электрическое напряжение; электрический потенциал, разность электрических потенциалов; ЭДСвольтВV
Напряженность электрического полявольт на метрВ/мV/m
Электрическая емкостьфарадФF
Абсолютная диэлектрическая проницаемость; диэлектрическая постояннаяфарад на метрФ/мF/m
Электрическое сопротивлениеомОмW
Удельное электрическое сопротивлениеом . метрОм . мW . m
Электрическая проводимостьсименсСмS
Удельная электрическая проводимостьсименс на метрСм/мS/m
Магнитный потоквеберВбWb
Магнитная индукциятеслаТлT
ИндуктивностьгенриГнH
Абсолютная магнитная проницаемость; магнитная постояннаягенри на метрГн/мH/m
ЭнергияджоульДжJ
Активная мощностьваттВтW
Полная мощностьвольт-амперВ . АV . A

Множители и приставки в системе СИ

ПриставкаОбозначение приставкиМножительНатменование множителя
русскоемеждународное
эксаЭE10 18 =1000000000000000000квинтиллион
петаПP10 15 =1000000000000000квадриллион
тераТT10 12 =1000000000000триллион
гигаГG10 9 =1000000000миллиард
мегаМM10 6 =1000000миллион
килокk10 3 =1000тысяча
гектогh10 2 =100сто
декадаda10 1 =10десять
10 0 =1единица
децидd10 -1 =0,1одна десятая
сантисc10 -2 =0,01одна сотая
миллимm10 -3 =0,001одна тысячная
микромкm10 -6 =0,000001одна миллионная
нанонn10 -9 =0,000000001одна миллиардная
пикопp10 -12 =0,000000000001одная триллионная
фемтофf10 -15 =0,000000000000001

одна квадриллионная
аттоаa10 -18 =0,000000000000000001одна квинтиллионная

Пример: 1 мкВт=0.000001 Вт=1000 нВт

Происхождение наименований приставок СИ

Первые приставки были введены в 1793-1795гг. при узаконении во Франции метрической системы мер. Было принято для кратных единиц наименования приставок брать из греческого языка, для дольных — из латинского. В те годы были приняты следующие приставки: кило. (от греч. chilioi — тысяча), гекто. (от греч. hekaton — сто), дека. (от греч. deka — десять), деци. (от лат. decem — десять), санти. (от лат. centum — сто), милли. (от лат. mille — тысяча). В последующие годы число кратных и дольных единиц увеличилось; наименования приставок для их обозначения заимствовались иногда и из других языков. Появились следующие приставки: мега. (от греч. megas — большой), гига. (от греч. gigas, gigantos — великан), тера. (от греч. teras, teratos — огромный, чудовище), микро. (от греч. mikros — малый, маленький), нано. (от греч. nanos — карлик), пико. (от итал. piccolo — небольшой, мелкий), фемто. (от датск. femten — пятнадцать), атто. (от датск. atten — восемнадцать). Последние две приставки пета. и экса. — были приняты в 1975г.: «пета» . (от греч. peta — пять, что соответсвует пяти разрядам по 10 3 ), «экса» . (от греч. hex — шесть, что соответсвует шести разрядам по 10 3 ).

Измерение электрических и магнитных величин

По системе СИ единицы электрических и магнитных величин, приведены в табл. ниже:

Электрические и магнитные измерительные устройства встречаются на практике не только как измерители собственно электрических величин — силы тока, напряжения, сопротивления, емкости и т. д. Огромное количество электрических и магнитных устройств используется в преобразователях и датчиках в других видах измерений, например в измерениях перемещений, температуры, давления, влажности, в измерениях состава веществ и материалов, в светотехнике и т.д. То же самое относится и к выходным устройствам измерительной техники. Блоки питания, различные преобразователи, блоки памяти, самописцы, блоки сопряжения узлов измерительных приборов — во всех этих узлах измерительной техники преобладающими являются электрические и магнитные элементы.

Рис. 4.56 Электроизмерительные приборы: ЕМ- измерительные приборы, QM- приборы для измерения отношений.

Автоматизация системы контроля и управления сбором данных

Автоматизированная система метрологического обеспечения осуществляет: метрологический контроль за измерительной техникой; метрологический контроль за испытательной техникой; метрологическую экспертизу технической документации; координацию и планирование метрологической деятельности; регулирование деятельности по метрологическому обеспечению производства.

На производстве все больше уделяется внимания механизации и автоматизации процесса измерения, что связано с автоматизацией процессов производства современных машин, повышением их качества, точности и надежности и сокращением времени и стоимости измерений и контроля. Контроль изделий осуществляется как простейшими устройствами и приспособлениями, так и сложными контрольными автоматами.

По степени автоматизации устройства контроля размеров делят на механизированные приспособления, полуавтоматические системы, автоматические системы и самонастраивающиеся (адаптивные) автоматические системы.

Механизированные приспособления применяют для одновременной или последовательной проверки нескольких размеров сложных деталей в серийном и массовом производстве. В таких приспособлениях операцию загрузки и съема деталей осуществляют вручную.

В полуавтоматических системах часть операций (загрузка, а иногда и сортировка) выполняются вручную, а все остальные операции автоматически.

Контрольные автоматические системы (все процессы полностью автоматизированы) широко применяют для контроля деталей по разным параметрам.

По воздействию на технологический процесс различают пассивные и активные автоматические средства контроля размеров.

Пассивные фиксируют размеры деталей, разделяя их па годные и брак (исправимый и неисправимый), или сортируют их на группы при селективной сборке. На ход технологического процесса они не влияют.

Активные средства контролируют размеры деталей в процессе изготовления и по результатам контроля подают команду на изменение режимов обработки, на включение станка или на подналадку системы. Наличие обратной связи позволяет по результатам контроля управлять точностью технологического процесса и тем самым предупреждать появление брака.

В самонастраивающихся автоматических системах автоматизированы циклы работы и настройки, а также системы, которые могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.

Электромеханические измерительные приборы

Приборы магнитоэлектрической системы (рис. 4.56) могут работать на постоянном токе, а при использовании дополнительных преобразований — и на переменном.

В однородном магнитном поле постоянного магнита располагается на опорах рамка, которая может вращаться. Ток, проходящий через витки этой рамки, имеет направление, перпендикулярное направлению магнитных линий поля.

Электрический ток подается через два пружинных элемента (ленточные растяжки, спиральные пружины), которые одновременно создают механический противодействующий момент.

Электродинамические измерительные приборы основаны на принципе взаимодействия токов. Они могут применяться для измерений как на переменном, так и на постоянном токе.

Электродинамический измерительный прибор с замкнутой магнитной цепью (рис. 4.56) работает как прибор магнитоэлектрической системы, но с той разницей, что вместо постоянного магнита используется электромагнит.

В электродинамическом измерительном приборе без ферромагнитного сердечника (рис. 4.56) полностью отсутствуют ферромагнитные элементы. При возбуждении магнитного поля принцип действия прибора такой же, как у прибора с замкнутой магнитной цепью.

Электромагнитные измерительные приборы с подвижным магнитом также основаны на магнитоэлектрическом принципе. Они могут быть использованы для измерений на постоянном токе, а с дополнительными преобразователями — и на переменном токе. В поле неподвижной катушки находится вращающийся постоянный магнит (магнитная игла, диск или полый цилиндр), который устанавливается в направлении постоянного внешнего поля (например, магнитного поля Земли). При прохождении тока вращающийся магнит перемещается в направлении результирующего поля, образуемого направляющим полем и нолем катушки.

Прибор с подвижным магнитом представляет собой обращенный измерительный прибор магнитоэлектрической системы, то есть катушка и постоянный магнит меняются местами.

Электроизмерительные приборы индукционной системы могут применяться только для измерений на переменном токе. Во вращающемся магнитном поле располагается подвижный замкнутый проводник (барабан или диск). В результате наведения вихревых токов подвижный проводник перемещается в направлении вращающегося магнитного поля.

Электромагнитные измерительные приборы (рис. 4.56) могут быть использованы для измерений на постоянном и переменном токе. Важнейшими типами этих приборов являются приборы с плоской и круглой катушками. В приборах с плоской катушкой внутри катушки возбуждения находится эксцентрично закрепленная подвижная ферромагнитная пластина, ось поворота которой расположена перпендикулярно оси катушки возбуждения. При протекании электрического тока пластинка под воздействием электромагнитного поля перемещается в катушке, то есть поворачивается вокруг своей оси. В приборе с круглой катушкой внутри катушки возбуждения находятся неподвижная и подвижная ферромагнитные пластинки, причем ось поворота последней параллельна оси катушки. При протекании электрического тока пластинки намагничиваются в одинаковом направлении и, следовательно, отталкиваются друг от друга. При этом подвижная пластинка поворачивается в направлении меньшей ширины неподвижной пластинки.

Электростатические измерительные приборы могут быть использованы для измерений как на постоянном, так и на переменном токе. Измерительный прибор состоит из конденсатора, электроды которого закреплены так, что имеется возможность, прикладывая электрическое напряжение, получать механическое усилие, действующее в направлении увеличения емкости. Изменение емкости может осуществляться путем изменения либо эффективной площади электродов, либо расстояния между электродами.

Электротермические измерительные приборы

Измерительные приборы с нагреваемой нитью (рис. 4.56) позволяют проводить, измерения на постоянном или переменном токе. В зависимости от силы тока, протекающего через проволоку, изменяются температура и длина проводника.

Биметаллические приборы также основаны на термоэлектрическом принципе измерения. Они используются дли измерений на постоянном и переменном токе. Биметаллическая полоска нагревается непосредственно измеряемым током или с помощью изолированной обмотки. Спиралеобразная, укрепленная с одной стороны биметаллическая полоска нагревается и искривляется в зависимости от силы измеряемого тока вследствие различных коэффициентов линейного расширения обоих металлов.

Термоэлектрические преобразователи могут быть использованы для измерений на постоянном и переменном токе. Они наиболее предпочтительны для измерений высокочастотных токов. Термоэлектрические преобразователи состоят из проволоки, которая нагревается протекающим через нее измеряемым током. В середине проволоки помещается измерительный участок термоэлемента. Возникающая термоЭДС пропорциональна температуре нагрева,

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 793 ;

Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

ВеличинаЕдиница измерения в СИНазвание электрической величины
qКл — кулонзаряд
RОм – омсопротивление
UВ – вольтнапряжение
IА – амперСила тока (электрический ток)
CФ – фарадЕмкость
LГн — генриИндуктивность
sigmaСм — сименсУдельная электрическая проводимость
e08,85418781762039*10 -12 Ф/мЭлектрическая постоянная
φВ – вольтПотенциал точки электрического поля
PВт – ваттМощность активная
QВар – вольт-ампер-реактивныйМощность реактивная
SВа – вольт-амперМощность полная
fГц — герцЧастота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множительПроизношениеОбозначение (русское/международное)
10 -30куэктоq
10 -27ронтоr
10 -24иоктои/y
10 -21зептоз/z
10 -18аттоa
10 -15фемтоф/f
10 -12пикоп/p
10 -9нанон/n
10 -6микромк/μ
10 -3миллим/m
10 -2сантиc
10 -1децид/d
10 1декада/da
10 2гектог/h
10 3килок/k
10 6мегаM
10 9гигаГ/G
10 12тераT
10 15петаП/P
10 18экзаЭ/E
10 21зетаЗ/Z
10 24йоттаИ/Y
10 27роннаR
10 30куэккаQ

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

В практике встречаются

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Измерение электромагнитного излучения

Электромагнитные поля окружают нас постоянно. От электромагнитного излучения Солнца, включающего спектр от видимого света (который также является электромагнитной волной) до рентгеновского излучения. Мощным источником также выступает техносфера Земли – вся совокупность приборов, машин, приспособлений, потребляющих электричество. Научное определение электромагнитного излучения таково – это распространение в пространстве колебаний электромагнитного поля, словно волн по поверхности воды.

В окружающем нас мире источников электромагнитного излучения огромное множество, вот некоторые примеры:

  • линии электропередач (ЛЭП);
  • любые провода под напряжением;
  • трансформаторы, выпрямители;
  • компьютеры и ноутбуки;
  • телевизоры – особенно старых моделей, с кинескопом;
  • мобильные телефоны;
  • бытовые электроприборы – микроволновка, стиральная машина, холодильник и т.д.

Для чего измеряют электромагнитное излучение?

Большая часть электромагнитных полей, окружающих нас, безвредна. Это хорошая новость, а плохая в том, что даже вредные для здоровья и опасные для жизни излучения, в том числе ультрафиолетовое и рентгеновское, организм никак не регистрирует – мы можем воспринимать лишь узкий спектр видимого света, а также инфракрасное тепловое излучение. Но даже волны условно безопасного диапазона при высоком напряжении поля могут вызывать ухудшение общего самочувствия и головные боли.

Поэтому регулярный контроль и измерение уровня излучения на потенциально опасных в этом плане объектах необходим. К таковым относятся некоторые производства, медицинские учреждения, например, проводящие МРТ-диагностику. Они должны проверяться на соответствие установленным санитарным нормам и законодательству в сфере охраны труда.

Как измерить электромагнитное излучение?

Электромагнитное поле разделяют на ближнюю и дальнюю зоны индукции, поэтому при проведении обследования учитываются оба эти компонента. Специалисты проверяют отдельно электрическую и магнитную составляющую. Обычно проверка затрагивает промышленные и инфраструктурные объекты, на которых уровень напряженности поля потенциально может быть превышен.

Рассмотрим детальнее, каким прибором измеряют электромагнитное излучение. Интенсивность поля должна быть замерена приборами, которые прошли специальную сертификацию. Методика изложена подробно в технической документации. В общем случае выглядит это следующим образом. Специальные приборы – электромагнитные измерители – устанавливаются на высотах 0,5, 1 и 1,7 метров от поверхности – неважно, проводится ли замер в помещении или на открытой местности.

Расстояние от оборудования, которое выступает потенциальным источником электромагнитного поля, составляет 0,5 метра. В некоторых случаях замеры проводят на рабочем месте, если это необходимо согласно требованиям нормативных документов по охране труда.

Напряженность поля замеряется с помощью техники ненаправленного приема. Такие приборы оснащают трехкоординатными датчиками, которые позволяют, кроме количественных показателей, точно установить направление на источник излучения и расстояние до него (погрешность не должна превышать 20%).

В каких единицах можно измерить электромагнитное излучение?

Разберемся теперь, в чем измеряется электромагнитное излучение. У электромагнитного поля (и излучения) несколько показателей, в том числе и производных. Каждый показатель измеряется в своих единицах, например, частота волн излучения замеряется в герцах. Но в связи с высокой частотой волн целесообразнее использовать гигагерцы (Ггц) и тому подобные величины, так как частота от 20 герц – это слышимый ухом звук, который не имеет отношения к электромагнитным волнам. 1 герц – это одно колебание в секунду, то есть 1-1 секунда. Другой важный параметр – длина волн. В случае электромагнитного излучения она измеряется в микрометрах, или Мм – миллионных долях метра. От частоты и длины волны зависит, с каким видом излучения имеют дело специалисты. Например, для ультрафиолета эти показатели равны 0,75-30 ПГц (петагерц) и 10-400 нм.

Но волны также имеют определенную мощность, замер показателя которой очень важен при учете их антропогенного воздействия. Причем, важна не общая мощность, а ее показатель на единицу площади, или плотность мощности. Замеряется он в мкВт/см2, то есть в микроваттах на квадратный сантиметр. Предельные значения этого параметра указаны в нормативных документах, например, в России они равны 10 мкВт/см2.

Существуют и другие единицы измерения электромагнитного излучения. Так, иногда используются тесла – единицы измерения магнитной индукции, а также электрон-вольты – показатель энергии поля. Но наиболее важным показателем при замерах является плотность мощности.

Если вы не знаете, куда обратиться для измерения этих показателей, лучше всего позвоните по телефону +7-495-777-65-35 , напишите WhatsApp , или закажите обратный звонок — Заказать звонок . Мы занимаемся инженерно-экологическими изысканиями более 10 лет. Специалисты имеют все необходимые допуски для работы на промышленных объектах и оснащены современной измерительной аппаратурой. Стоимость и сроки работ являются условиями договора, так же, как и гарантия качества замеров.

Обозначения : Основные физические величины

Механические величины

Сила, сила тяжести

Коэффициент жесткости (жесткость)

Коэффициент запаса прочности

Коэффициент полезного действия

Коэффициент трения качения

Коэффициент трения скольжения

Ускорение свободного падения

Акустические величины

Тепловые величины и величины молекулярной физики

Температура по шкале Цельсия

Газовая постоянная (молярная)

Температурный коэффициент линейного расширения

Коэффициент полезного действия

Температурный коэффициент объемного расширения

Относительная молекулярная масса

Удельная теплота парообразования

Постоянная (число) Авогадро

Удельная теплота плавления

Удельная теплота сгорания топлива (сокр: теплота сгорания топлива)

Постоянная (число) Лошмидта

Электрические и магнитные величины

Температурный коэффициент электрического сопротивления

Диэлектрическая проницаемость вакуума (электрическая постоянная)

Удельная плотность энергии магнитного поля

Удельная плотность энергии электрического поля

Удельная электрическая проводимость

Удельное электрическое сопротивление

Частота электрического тока

Магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная)

Число витков обмотки

Мощность электрической цепи

Напряженность магнитного поля

Напряженность электрического поля

Электрический момент диполя молекулы

Объемная плотность электрического заряда

Электрический заряд (количество электричества)

Относительная диэлектрическая проницаемость

Относительная магнитная проницаемость

Поверхностная плотность заряда

Плотность электрического тока

Постоянная (число) Фарадея

Работа выхода электрона

Энергия магнитного поля

Энергия электрического поля

Оптические величины

Увеличение окуляра, микроскопа, лупы

Угол отражения луча

Плотность потока излучения

Угол падения луча

Показатель (коэффициент) преломления

Величины атомной физики

Относительная атомная масса

Величины ионизирующих излучений

Поглощенная доза излучения (доза излучения)

Мощность поглощенной дозы излучения

Активность нуклида в радиоактивном источнике

Не можешь написать работу сам?

Доверь её нашим специалистам

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

  • Математика
  • Информатика
  • Финансы
  • Жизнь
  • Здоровье
  • Работа с текстом
  • Работа с цветом
  • Конвертеры
  • Графики
  • Алгебра
  • Геометрия
  • Тригонометрия
  • Физика
  • Химия
  • Литература
  • Информатика
  • Астрономия
  • Законы
  • Единицы измерений
  • Таблицы
  • Инструкции
  • Знаменитые химики
  • Знаменитые физики
  • Знаменитые математики
  • Знаменитые биологи
  • Знаменитые психологи
  • Знаменитые философы
  • ЕГЭ
  • Гаджеты
  • Разное
О сайте

На нашем сайте вы найдете множество полезных калькуляторов, конвертеров, таблиц, а также справочных материалов по основным дисциплинам.

Самый простой способ сделать расчеты в сети — это использовать подходящие онлайн инструменты. Воспользуйтесь поиском, чтобы найти подходящий инструмент на нашем сайте.

calcsbox.com

На сайте используется технология LaTeX.
Поэтому для корректного отображения формул и выражений
пожалуйста дождитесь полной загрузки страницы.

  • Пользовательское соглашение
  • Cookie
  • О сайте

© 2020 Все калькуляторы online

Копирование материалов запрещено

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector