Контакты
Главная / Электрооборудование

Система СИ (единицы измерения). Физические величины Основной единицей в системе си является

Система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ.

СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.

В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).

В 1979 году XVI Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение канделы.

В 1983 году XVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение метра.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее - единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.

Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия, например, радиану.

Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

Многие внесистемные единицы, такие как, например, тонна, час, литр и электронвольт не входят в СИ, но они «допускаются к применению наравне с единицами СИ».

Семь основных единиц и зависимость их определений

Основные единицы СИ

Единица

Обозначение

Величина

Определение

Исторические происхождения / Обоснование

Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.
XVII Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) (1983 г, Резолюция 1)

1⁄10000000 расстояния от экватора Земли до северного полюса на меридиане Парижа.

Килограмм

Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.
I ГКМВ (1899 г.) и III ГКМВ (1901 г.)

Масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря.

Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
XIII ГКМВ (1967 г., Резолюция 1)
«В покое при 0 К при отсутствии возмущения внешними полями»
(Добавлено в 1997 году)

День делится на 24 часа, каждый час делится на 60 минут, каждая минута делится на 60 секунд.
Секунда это - 1⁄(24 × 60 × 60) часть дня

Сила электрического тока

Ампер есть сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10 −7 ньютонов.
Международный комитет мер и весов (1946 г., Резолюция 2, одобренная IX ГКМВ в 1948 г.)

Термодинамическая Температура

Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
XIII ГКМВ (1967 г., Резолюция 4)
В 2005 г. Международный комитет мер и весов установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды: 0,00015576 моля 2H на один моль 1Н, 0,0003799 моля 17 О на один моль 16 О и 0,0020052 моля 18 О на один моль 16 О.

Шкала Кельвина использует тот же шаг, что и шкала Цельсия, но 0 кельвинов это температура абсолютного нуля, а не температура плавления льда. Согласно современному определению ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15°C =K - 273,15.

Количество вещества

Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц.
XIV ГКМВ (1971 г., Резолюция 3)

Сила света

Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10 12 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср.
XVI ГКМВ (1979 г., Резолюция 3)

Величина

Единица

Наименование

Размерность

Наименование

Обозначение

русское

французское/английское

русское

международное

килограмм

kilogramme/kilogram

Сила электрического тока

Термодинамическая температура

Количество вещества

моль

Сила света

Производные единицы с собственными названиями

Величина

Единица

Обозначение

Выражение

русское название

французское/английское название

русское

международное

Плоский угол

Телесный угол

стерадиан

м 2 ·м −2 = 1

Температура по шкале Цельсия

градус Цельсия

degré Celsius/degree Celsius

кг·м·c −2

Н·м = кг·м 2 ·c −2

Мощность

Дж/с = кг·м 2 ·c −3

Давление

Н/м 2 = кг·м −1 ·с −2

Световой поток

Освещённость

лм/м² = кд·ср/м²

Электрический заряд

Разность потенциалов

Дж/Кл = кг·м 2 ·с −3 ·А −1

Сопротивление

В/А = кг·м 2 ·с −3 ·А −2

Электроёмкость

Кл/В = с 4 ·А 2 ·кг −1 ·м −2

Магнитный поток

кг·м 2 ·с −2 ·А −1

Магнитная индукция

Вб/м 2 = кг·с −2 ·А −1

Индуктивность

кг·м 2 ·с −2 ·А −2

Электрическая проводимость

Ом −1 = с 3 ·А 2 ·кг −1 ·м −2

Активность радиоактивного источника

беккерель

Поглощённая доза ионизирующего излучения

Дж/кг = м²/c²

Эффективная доза ионизирующего излучения

Дж/кг = м²/c²

Активность катализатора

Единицы, не входящие в СИ, но по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица

Французское/английское название

Обозначение

Величина в единицах СИ

русское

международное

60 мин = 3600 с

24 ч = 86 400 с

угловая минута

(1/60)° = (π/10 800)

угловая секунда

(1/60)′ = (π/648 000)

безразмерна

безразмерна

электронвольт

≈1,602 177 33·10 −19 Дж

атомная единица массы, дальтон

unité de masse atomique unifiée, dalton/unified atomic mass unit, dalton

≈1,660 540 2·10 −27 кг

астрономическая единица

unité astronomique/astronomical unit

149 597 870 700 м (точно)

морская миля

mille marin/nautical mile

1852 м (точно)

1 морская миля в час = (1852/3600) м/с

ангстрем

Правила написания обозначений единиц

Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят.

Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел, перенос на другую строку не допускается. Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится. Примеры: 10 м/с, 15°.

Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с −1 .

При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за её предельным отклонением: (100,0 ± 0,1) кг, 50 г ± 1 г.

Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н·м, Па·с), не допускается использовать для этой цели символ «×». В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.

В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну). При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Правильно: Вт/(м·К), неправильно: Вт/м/К, Вт/м·К.

Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведённых в степени (положительные и отрицательные): Вт·м −2 ·К −1 , А·м². При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).

Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например: °/с (градус в секунду).

Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц. Неправильно: км/час, правильно: км/ч.

Обозначения единиц, произошедшие от фамилий, пишутся с заглавной буквы, в том числе с приставками СИ, например: ампер - А, мегапаскаль - МПа, килоньютон - кН, гигагерц - ГГц.

Общие сведения

Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

Международные и русские обозначения

В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.

Единицы СИ

Названия единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.

Основные единицы

Величина Единица измерения Обозначение
русское название международное название русское международное
Длина метр metre (meter) м m
Масса килограмм kilogram кг kg
Время секунда second с s
Сила тока ампер ampere А A
Термодинамическая температура кельвин kelvin К K
Сила света кандела candela кд cd
Количество вещества моль mole моль mol

Производные единицы

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций: умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость - это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости - м/с (метр в секунду).

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице ). Однако на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н·м, и не следует использовать м·Н или Дж.

Производные единицы с собственными названиями
Величина Единица измерения Обозначение Выражение
русское название международное название русское международное
Плоский угол радиан radian рад rad м·м −1 = 1
Телесный угол стерадиан steradian ср sr м 2 ·м −2 = 1
Температура по шкале Цельсия¹ градус Цельсия degree Celsius °C °C K
Частота герц hertz Гц Hz с −1
Сила ньютон newton Н N кг·м·c −2
Энергия джоуль joule Дж J Н·м = кг·м 2 ·c −2
Мощность ватт watt Вт W Дж/с = кг·м 2 ·c −3
Давление паскаль pascal Па Pa Н/м 2 = кг·м −1 ·с −2
Световой поток люмен lumen лм lm кд·ср
Освещённость люкс lux лк lx лм/м² = кд·ср/м²
Электрический заряд кулон coulomb Кл C А·с
Разность потенциалов вольт volt В V Дж/Кл = кг·м 2 ·с −3 ·А −1
Сопротивление ом ohm Ом Ω В/А = кг·м 2 ·с −3 ·А −2
Электроёмкость фарад farad Ф F Кл/В = с 4 ·А 2 ·кг −1 ·м −2
Магнитный поток вебер weber Вб Wb кг·м 2 ·с −2 ·А −1
Магнитная индукция тесла tesla Тл T Вб/м 2 = кг·с −2 ·А −1
Индуктивность генри henry Гн H кг·м 2 ·с −2 ·А −2
Электрическая проводимость сименс siemens См S Ом −1 = с 3 ·А 2 ·кг −1 ·м −2
беккерель becquerel Бк Bq с −1
Поглощённая доза ионизирующего излучения грэй gray Гр Gy Дж/кг = м²/c²
Эффективная доза ионизирующего излучения зиверт sievert Зв Sv Дж/кг = м²/c²
Активность катализатора катал katal кат kat моль/с

Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K − 273,15

Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица измерения Международное название Обозначение Величина в единицах СИ
русское международное
минута minute мин min 60 с
час hour ч h 60 мин = 3600 с
сутки day сут d 24 ч = 86 400 с
градус degree ° ° (π/180) рад
угловая минута minute ′ ′ (1/60)° = (π/10 800)
угловая секунда second ″ ″ (1/60)′ = (π/648 000)
литр litre (liter) л l, L 1/1000 м³
тонна tonne т t 1000 кг
непер neper Нп Np безразмерна
бел bel Б B безразмерна
электронвольт electronvolt эВ eV ≈1,60217733×10 −19 Дж
атомная единица массы unified atomic mass unit а. е. м. u ≈1,6605402×10 −27 кг
астрономическая единица astronomical unit а. е. ua ≈1,49597870691×10 11 м
морская миля nautical mile миля - 1852 м (точно)
узел knot уз 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с
ар are а a 10² м²
гектар hectare га ha 10 4 м²
бар bar бар bar 10 5 Па
ангстрем ångström Å Å 10 −10 м
барн barn б b 10 −28 м²

Другие единицы применять не разрешается.

Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы.

  • Единицы системы

Многообразие отдельные единиц (силу, например, можно было выразить в кг, фунтах и др.) и систем единиц создавало большие трудности во всемирном обмене научными и экономическими достижениями. Поэтому еще в 19 веке отмечалась необходимость в создании единой международной системы, которая бы включала в себя и единицы измерений величин, используемых во всех разделах физики. Однако, соглашение о введении такой системы было принято только в 1960 году.

Международная система единиц – это правильно построенная и взаимосвязанная совокупность физических величин. Она была принята в октябре 1960 года на 11 генеральной конференции по мерам и весам. Сокращенное название системы –SI. В русской транскрипции – СИ. (система интернациональная).

В СССР в 1961 году был введен в действие ГОСТ 9867-61, которым устанавливается предпочтительное применение этой системы во всех областях науки, техники, и преподавания. В настоящие время действующим является ГОСТ 8.417-81 «ГСИ. Единицы физических величин». Этот стандарт устанавливает единицы физических величин, применяемые в СССР, их наименования, обозначения и правила применения. Он разработан в полном соответствии с системой СИ и с СТ СЭВ 1052-78.

Система Си состоит из семи основных единиц, двух дополнительных и ряда производных. Кроме единиц СИ допускается применение дольных и кратных единиц, получаемых умножением исходных величин на 10 n , гдеn= 18, 15, 12, … -12, -15, -18. Наименование кратных и дольных единиц образуется присоединением соответствующих десятичных приставок:

экса (Э) = 10 18 ; пета (П) = 10 15 ; тера (Т) = 10 12 ; гига (Г) = 10 9 ; мега (М) = 10 6 ;

мили (м) = 10 –3 ; микро (мк) = 10 –6 ; нано (н) = 10 –9 ; пико (п) = 10 –12 ;

фемто (ф) = 10 –15 ; атто (а) = 10 –18 ;

ГОСТ 8.417-81 разрешает использовать кроме указанных единиц ряд внесистемных единиц, а также единицы, временно разрешенные к применению до принятия соответствующих международных решений.

К первой группе относятся: тонна, сутки, час, минута, год, литр, световой год, вольт-ампер.

Ко второй группе относятся: морская миля, карат, узел, об*мин.

1.4.4 Основные единицы си.

Единица длинны – метр (м)

Метр равен 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p 10 и 5d 5 атома криптона-86.

В международном бюро мер и весов и в крупных национальных метрологических лабораториях созданы установки для воспроизведения метра в длинах световых волн.

Единица массы – килограмм (кг).

Масса – мера инерции тел и их гравитационных свойств. Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Государственный первичный эталон килограмма СИ предназначен для воспроизведения, хранения и передачи единицы массы рабочим эталонам.

В состав эталона входят:

    Копия международного прототипа килограмма – платино-иридиевый прототип №12, представляющий собой гирю в виде цилиндра диаметром и высотой 39мм.

    Равноплечие призменные весы №1 на 1 кг с дистанционным управлением фирмы Рупхерт (1895 года) и №2 изготовленные во ВНИИМе в 1966г.

Один раз, в 10 лет государственный эталон сравнивают с эталоном-копией. За 90 лет масса государственного эталона увеличилась на 0,02мг из-за пыли, адсорбции и коррозии.

Сейчас масса является единственной величиной единица, которой определяется через вещественный эталон. Такое определение имеет ряд недостатков – изменение массы эталона с течением времени, невоспроизводимость эталона. Ведутся поисковые работы по выражению единицы массы через естественные константы, например через массу протона. Планируется также разработка эталона через определенное число атомов кремния Si-28. для решения этой задачи, прежде всего, должна быть повышена точность измерения числа Авогадро.

Единица измерения времени – секунда (с).

Время является одним из центральных понятий нашего мировоззрения, одним из важнейших факторов в жизни и деятельности людей. Его измеряют с помощью стабильных периодических процессов – годового вращения Земли вокруг Солнца, суточного – вращения Земли вокруг своей оси, различных колебательных процессов. Определение единицы времени – секунды несколько раз менялось в соответствии с развитием науки и требований к точности измерения. Сейчас существует следующее определение:

Секунда – равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133.

В настоящее время создан лучевой эталон времени, частоты и длинны, используемый службой времени и частоты. Радиосигналы позволяют передавать единицу времени, поэтому она широко доступна. Погрешность эталона секунды 1·10 -19 с.

Единица силы электрического тока – ампер (А)

Ампер равен силе не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным и прямолинейным проводникам бесконечной длинны и ничтожно малой площади поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метра друг от друга, вызвал бы на каждом участке проводника длинной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10 -7 Н.

Погрешность эталона ампера 4·10 -6 А. Эту единицу воспроизводят с помощью так называемых токовых весов, которые приняты в качестве эталона ампера. Планируется использовать в качестве основной единицы 1 вольт, так как погрешность его воспроизведения равна 5·10 -8 В.

Единица термодинамической температуры – Кельвин (К)

Температура – это величина, характеризующая степень нагретости тела.

Со времени изобретения Галилеем Термометра измерение температуры основано на применении т ого или иного термометрического вещества, изменяющего свой объем или давление при изменении температуры.

Все известные температурные шкалы (Фаренгейта, Цельсия, Кельвина) основаны на каких-либо реперных точках, которым приписываются различные числовые значения.

Кельвин и независимо от него Менделеев высказали соображения о целесообразности построения шкалы температур по одной реперной точке, в качестве которой была взята «тройная точка воды», являющаяся точкой равновесия воды в твердой, жидкой и газообразной фазах. Она в настоящее время может быть воспроизведена в специальных сосудах с погрешностью не более 0,0001 градуса Цельсия. Нижней границей температурного интервала служит точка абсолютного нуля. Если этот интервал разбить на 273,16 частей, то получиться единица измерения называемая Кельвином.

Кельвин – это 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Для обозначения температуры, выраженной в Кельвинах, принят символ Т, а в градусах Цельсия t. Переход производится по формуле:T=t+ 273,16. Градус Цельсия равен одному Кельвину (обе единицы имеют право на использование).

Единица силы света – кандела (кд)

Сила света –это величина, характеризующая свечение источника в некотором направлении, равна отношению светового потока к малому телесному углу, в котором он распространяется.

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) (Ватт на стерадиан).

Погрешность воспроизведения единицы эталоном 1·10 -3 кд.

Единица количества вещества – моль.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде С12 массой 0,012кг.

При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами или специфицированными группами частиц.

Дополнительные единицы СИ

Международная система включает в себя две дополнительные единицы – для измерения плоского и телесного углов. Они не могут быть основными, так как являются безразмерными величинами. Присвоение углу самостоятельной размерности привело бы к необходимости изменений уравнений механики, относящихся к вращательному и криволинейному движению. Вместе с тем они не являются производными, так как не зависят от выбора основных единиц. Поэтому указанные единицы включены в СИ в качестве дополнительных, необходимых для образования некоторых производных единиц – угловой скорости, углового ускорения и т.п.

Единица плоского угла – радиан (рад)

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

Государственный первичный эталон радиана состоит из 36-гранной призмы и эталонной угломерной автоколлимационной установки с ценой деления отсчетных устройств 0,01’’. Воспроизведение единицы плоского угла осуществляется методом калибровки, исходя из того, что сумма всех центральных углов многогранной призмы равна 2π рад.

Единица телесного угла – стерадиан (ср)

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

Измеряют телесный угол путем определения плоских углов при вершине конуса. Телесному углу 1ср соответствует плоский угол 65 0 32’. Для пересчета пользуются формулой:

где Ω – телесный угол в ср; α – плоский угол при вершине в градусах.

Телесному углу π соответствует плоский угол 120 0 , а телесному углу 2π – плоский угол 180 0 .

Обычно углы измеряют все-таки в градусах – это удобнее.

Преимущества СИ

    Она является универсальной, то есть охватывает все области измерений. С её внедрением можно отказаться от всех других систем единиц.

    Она является когерентной, то есть системой, в которой производные единицы всех величин получаются с помощью уравнений с числовыми коэффициентами, равными безразмерной единице (система является связанной и согласованной).

    Единицы в системе унифицированы (вместо ряда единиц энергии и работы: килограм-сила-метр, эрг, калория, киловатт-час, электрон-вольт и др. – одна единица для измерения работы и всех видов энергии – джоуль).

    Осуществляется четкие разграничение единиц массы и силы (кг и Н).

Недостатки СИ

    Не все единицы имеют удобный для практического использования размер: единица давления Па – очень маленькая величина; единица электрической емкости Ф – очень большая величина.

    Неудобство измерения углов в радианах (градусы воспринимаются легче)

    Многие производные величины не имеют пока собственных названий.

Таким образом, принятие СИ является очередным и очень важным шагом в развитии метрологии, шагом вперед в совершенствовании систем единиц физических величин.

Брошюра СИ издаётся с 1970 года, с 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков, однако официальным считается текст только на французском языке.

Энциклопедичный YouTube

    1 / 5

    ✪ Международная система единиц СИ - Мыслить №113

    ✪ Перевод величин в систему СИ

    ✪ Физические величины. Измерение физических величин. Система единиц

    ✪ Международная система единиц

    ✪ Единицы измерения системы СИ в электронике, ...

    Субтитры

Общие сведения

Строгое определение СИ формулируется таким образом:

Международная система единиц (СИ) - система единиц, основанная на Международной системе величин , вместе с наименованиями и обозначениями, а также набором приставок и их наименованиями и обозначениями вместе с правилами их применения, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM).

Приставки можно использовать перед наименованиями единиц. Они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

Наименования и обозначения единиц

Согласно международным документам (Брошюра СИ, ISO 80000, Международный метрологический словарь ), единицы СИ имеют наименования и обозначения. Наименования единиц могут записываться и произноситься по-разному на разных языках, например: фр. kilogramme , англ. kilogram , порт. quilograma , валл. cilogram , болг. килограм , греч. χιλιόγραμμο , кит. 千克 , яп. キログラム . В таблице даны французские и английские наименования, указанные в международных документах. Обозначения единиц, согласно Брошюре СИ, являются не сокращениями, а математическими объектами (фр. entités mathématiques , англ. mathematical entities ). Они входят в международную научную символику ISO 80000 и от языка не зависят, например: kg. В международных обозначениях единиц используются буквы латинского алфавита , в отдельных случаях греческие буквы или специальные символы.

Однако на постсоветском пространстве (СНГ , СНГ-2 , Грузия) и в Монголии , где принят алфавит на основе кириллицы , наряду с международными обозначениями (а фактически - вместо них) используются обозначения, основанные на национальных наименованиях: «килограмм» - кг, арм. կիլոգրամ -կգ, груз. კილოგრამი - კგ, азерб. kiloqram - kq. С 1978 года русские обозначения единиц подчиняются тем же правилам написания, что и международные (см. ниже).

История

В 1874 году была представлена система СГС , основанная на трёх единицах - сантиметр , грамм и секунда - и десятичных приставках от микро до мега .

В 1875 году представителями семнадцати государств (Россия, Германия, США, Франция, Италия и др.) была подписана Метрическая конвенция , в соответствии с которой были созданы Международный комитет мер и весов (фр. Comité International des Poids et Mesures, CIPM ) и Международное бюро мер и весов (фр. Bureau International des Poids et Mesures, BIPM ), а также предусмотрен регулярный созыв Генеральных конференций по мерам и весам (ГКМВ) (фр. Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM ). Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма .

В последующем были введены основные единицы для физических величин в области электричества и оптики.

В 1956 году Международный комитет мер и весов рекомендовал, чтобы системе единиц, базирующейся на основных единицах, принятых X ГКМВ, было присвоено наименование «Système International d’Unités» .

В 1960 году XI ГКМВ приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц», и установила международное сокращённое наименование этой системы «SI». Основными единицами в ней стали метр, килограмм, секунда, ампер, градус Кельвина и кандела .

XIII ГКМВ (1967-1968) приняла новое определение единицы термодинамической температуры, присвоила ей имя «кельвин» и обозначение «К» (ранее единица называлась «градус Кельвина», а её обозначением был «°K») .

XIII ГКМВ (1967-1968) приняла новое определение секунды .

В 1971 году XIV ГКМВ внесла изменения в СИ, добавив, в частности, в число основных единиц единицу количества вещества (моль) .

В 1979 году XVI ГКМВ приняла новое определение канделы .

В 1983 году XVII ГКМВ дала новое определение метра .

Единицы СИ

Наименования единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.

Основные единицы

Величина Единица
Наименование Символ размерности Наименование Обозначение
русское французское/английское русское международное
Длина L метр mètre/metre м m
Масса M килограмм kilogramme/kilogram кг kg
Время T секунда seconde/second с s
Сила электрического тока I ампер ampère/ampere А A
Термодинамическая температура Θ кельвин kelvin К K
Количество вещества N моль mole моль mol
Сила света J кандела candela кд cd

Производные единицы

Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций - умножения и деления. Некоторым из производных единиц для удобства присвоены собственные наименования, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.

Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется, или из определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость - это расстояние, которое тело проходит в единицу времени; соответственно, единица измерения скорости - м/с (метр в секунду).

Часто одна и та же единица может быть записана по-разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см. последний столбец таблицы). Однако на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н·м , и не следует использовать м·Н или Дж.

Наименование некоторых производных единиц, имеющих одинаковое выражение через основные единицы, может быть разным. Например, единица измерения «секунда в минус первой степени» (1/с) называется герц (Гц) , когда она используется для измерения частоты, и называется беккерель (Бк) , когда она используется для измерения активности радионуклидов.

Производные единицы, имеющие специальные наименования и обозначения
Величина Единица Обозначение Выражение через основные единицы
русское наименование французское/английское наименование русское международное
Плоский угол радиан radian рад rad м·м −1 =
Телесный угол стерадиан steradian ср sr м 2 ·м −2 = 1
Температура Цельсия градус Цельсия degré Celsius/degree Celsius °C °C K
Частота герц hertz Гц Hz с −1
Сила ньютон newton Н N кг·м·c −2
Энергия джоуль joule Дж J Н·м = кг·м 2 ·c −2
Мощность ватт watt Вт W Дж/с = кг·м 2 ·c −3
Давление паскаль pascal Па Pa Н/м 2 = кг·м −1 ·с −2
Световой поток люмен lumen лм lm кд·ср
Освещённость люкс lux лк lx лм/м² = кд·ср/м²
Электрический заряд кулон coulomb Кл C А·с
Разность потенциалов вольт volt В V Дж/Кл = кг·м 2 ·с −3 ·А −1
Сопротивление ом ohm Ом Ω В/А = кг·м 2 ·с −3 ·А −2
Электроёмкость фарад farad Ф F Кл/В = с 4 ·А 2 ·кг −1 ·м −2
Магнитный поток вебер weber Вб Wb кг·м 2 ·с −2 ·А −1
Магнитная индукция тесла tesla Тл T Вб/м 2 = кг·с −2 ·А −1
Индуктивность генри henry Гн H кг·м 2 ·с −2 ·А −2
Электрическая проводимость сименс siemens См S Ом −1 = с 3 ·А 2 ·кг −1 ·м −2
беккерель becquerel Бк Bq с −1
Поглощённая доза ионизирующего излучения грей gray Гр Gy Дж/кг = м²/c²
Эффективная доза ионизирующего излучения зиверт sievert Зв Sv Дж/кг = м²/c²
Активность катализатора катал katal кат kat моль/с

Переопределение основных единиц

На XXIV ГКМВ 17-21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция , в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить четыре основные единицы СИ: килограмм, ампер, кельвин и моль. Предполагается, что новые определения будут базироваться на фиксированных численных значениях постоянной Планка , элементарного электрического заряда , постоянной Больцмана и постоянной Авогадро , соответственно . Всем этим величинам будут приписаны точные значения, основанные на наиболее достоверных результатах измерений, рекомендованных Комитетом по данным для науки и техники (CODATA) . Под фиксированием (или фиксацией) подразумевается «принятие некоторого точного численного значения величины по определению» . В резолюции сформулированы следующие положения, касающихся этих единиц :

  • Килограмм останется единицей массы, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Планка равным в точности 6,626 06X⋅10 −34 , когда она выражена единицей СИ м 2 ·кг·с −1 , что эквивалентно Дж·с.
  • Ампер останется единицей силы электрического тока, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения элементарного электрического заряда равным в точности 1,602 17X⋅10 −19 , когда он выражен единицей СИ с·А, что эквивалентно Кл.
  • Кельвин останется единицей термодинамической температуры, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Больцмана равным в точности 1,380 6X⋅10 −23 , когда она выражена единицей СИ м −2 ·кг·с −2 ·К −1 , что эквивалентно Дж·К −1 .
  • Моль останется единицей количества вещества, но его величина будет устанавливаться фиксацией численного значения постоянной Авогадро равным в точности 6,022 14X⋅10 23 , когда она выражена единицей СИ моль −1 .

Резолюция не предполагает изменять существа определений метра, секунды и канделы, однако для поддержания единства стиля, планируется принять новые, полностью эквивалентные существующим, определения в следующем виде:

  • Метр, обозначение м, является единицей длины; его величина устанавливается фиксацией численного значения скорости света в вакууме равным в точности 299 792 458, когда она выражена единицей СИ м·с −1 .
  • Секунда, обозначение с, является единицей времени; её величина устанавливается фиксацией численного значения частоты сверхтонкого расщепления основного состояния атома цезия-133 при температуре 0 К равным в точности 9 192 631 770, когда она выражена единицей СИ с −1 , что эквивалентно Гц.
  • Кандела, обозначение кд, является единицей силы света в заданном направлении; её величина устанавливается фиксацией численного значения световой эффективности монохроматического излучения частотой 540·10 12 Гц равным в точности 683, когда она выражена единицей СИ м −2 ·кг −1 ·с 3 ·кд·ср или кд·ср·Вт −1 , что эквивалентно лм·Вт −1 .

В результате реализации намерений, сформулированных в резолюции, СИ в своём новом виде станет системой единиц, в которой :

XXV ГКМВ, состоявшаяся в 2014 году, приняла решение продолжить работу по подготовке новой ревизии СИ и наметила закончить эту работу к 2018 году с тем, чтобы заменить существующую СИ обновлённым вариантом на XXVI ГКМВ в том же году .

Единицы, не входящие в СИ

Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению ГКМВ «допускаются для использования совместно с СИ».

Единица Французское/английское наименование Обозначение Величина в единицах СИ
русское международное
минута minute мин min 60 с
час heure/hour ч h 60 мин = 3600 с
сутки jour/day сут d 24 ч = 86 400 с
угловой градус degré/degree ° ° (π/180) рад
угловая минута minute ′ ′ (1/60)° = (π/10 800)
угловая секунда seconde/second ″ ″ (1/60)′ = (π/648 000)
литр litre л l, L 0,001 м³
тонна tonne т t 1000 кг
непер neper Нп Np безразмерна
бел bel Б B безразмерна
электронвольт electronvolt эВ eV ≈1,602 177 33⋅10 −19 Дж
атомная единица массы , дальтон unité de masse atomique unifiée, dalton/unified atomic mass unit, dalton а. е. м. u, Da ≈1,660 540 2⋅10 −27 кг
астрономическая единица unité astronomique/astronomical unit а. е. au 149 597 870 700 м (точно)
морская миля mille marin/nautical mile миля M 1852 м (точно)
узел nœud/knot уз kn 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с
ар are а a 100 м²
гектар hectare га ha 10000 м²
бар bar бар bar 100000 Па
ангстрем ångström Å Å 10 −10 м
барн barn б b 10 −28 м²

Кроме того, Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, разрешает применение следующих внесистемных единиц: карат , град (гон) , световой год , парсек , фут , дюйм , килограмм-сила на квадратный сантиметр ,

Основные единицы СИ
Единица Обозначение Величина Определение Исторические происхождения / Обоснование
Метр м Длина «Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды.»
17я Конференция по мерам и весам (1983г, Резолюция 1) 		1 ⁄ 10 000 000 расстояния от экватора Земли до северного полюса на меридиане Парижа .
Килограмм кг Масса «Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма»
3я Конференция по мерам и весам (1901г) 		Масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 °C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря .
Секунда с Время «Секунда это - интервал времени, равный 9 192 631 770 периодам излучения , соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного (квантового) состояния атома цезия-133 »
13я Конференция по мерам и весам (1967/68г, Резолюция 1)
«В покое при 0 К при отсутствии возмущения внешними полями.»
(Добавлено в 1997году) 		День делится на 24 часа, каждый час делится на 60 минут, каждая минута делится на 60 секунд.
Секунда это - 1 ⁄ (24 × 60 × 60) часть Дня
Ампер А Сила тока «Ампер - это сила постоянного тока, текущего в каждом из двух параллельных бесконечно длинных бесконечно малого кругового сечения проводников в вакууме на расстоянии 1 метр, и создающая силу взаимодействия между ними 2·10 −7 ньютонов на каждый метр длины проводника.»
9я Конференция по мерам и весам(1948г)
Кельвин К Термодинамическая Температура «Один кельвин равен 1/273,16 термодинамической температуры тройной точки воды .»
13th Конференция по мерам и весам (1967/68г, Резолюция 4)
"В обязательном Техническом приложении к тексту МТШ-90 Консультативный комитет по термометрии в 2005 г. установил требования к изотопному составу воды при реализации температуры тройной точки воды. 		Шкала Кельвина использует тот же шаг градуса, что и шкала Цельсия , но 0 градусов это температура абсолютного нуля, а не температура плавления льда. Согласно современному определению ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15 : °C = - 273,15
Моль моль Количество вещества «Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц»
14я Конференция по мерам и весам (1971г, Резолюция 3)
Кандела кд Сила света «равна силе света , испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540·10 12 герц , энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт /ср .»
16я Конференция по мерам и весам (1979, Резолюция 3)

Будущие изменения

В 21-м веке Конференция по мерам и весам (1999 г.) предложил официально приложить все усилия и рекомендовала «Национальным лабораториям продолжить исследования для привязки массы к фундаментальным или массовым константам для определения массы килограмма.» Большинство ожиданий связывают с постоянной Планка и числом Авогадро .

В пояснительной записке, адресованной CIPM, в октябре 2009 года, президент консультативного совета CIPM по единицам перечислил неопределенности физических фундаментальных констант при использовании текущих определений и тех, какими эти неопроеделенности станут при использовании новых предложенных определений единиц. Он рекомендовал CIPM принять предложенные изменения в «определении килограмма , ампера , кельвина и моля , чтобы они выражались через величины фундаментальных констант h , e , k , и N A ».

См. также

  • Константа (физика)

Примечания

Ссылки


Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Основные единицы СИ" в других словарях:

    основные единицы - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN basic units …

    Основные единицы системы

    основные единицы системы - Единицы величин, размеры и размерности которых в данной системе единиц приняты за исходные при образовании размеров и размерностей производных единиц. Примечание Определения и процедуры воспроизведения некоторых основных единиц могут опираться на … Справочник технического переводчика

    Основные единицы Международной системы единиц (СИ) - Таблица А.1 Наименование величины Единица величины Наименование Обозначение международное русское длина метр m м масса килограмм kg кг время секунда s с сила электрического … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    Основные единицы системы измерений - Единицы величин, размеры и размерности которых в данной системе единиц приняты за исходные при образовании размеров и размерностей производных единиц. Примечание. Определения и процедуры воспроизведения некоторых основных единиц могут опираться… … Официальная терминология

    основные единицы речи - Элементы, выделяемые в линейном речевом потоке и являющиеся реализацией (вариантами) тех или иных языковых единиц … Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

    - (Systéme International, SI) | | | Обозначение | | Физическая величина | Наимено… … Энциклопедический словарь

    ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, единицы измерения, используемые для измерениях физических величин. В определении единицы физической величины необходимо задать эталон физической величины и способ его сравнения с величиной при измерении. Например,… … Научно-технический энциклопедический словарь

    Основные - 1. Основные положения системы сельской телефонной связи. М., ЦНИИС, 1974. 145 с. Источник: Руководство: Руководство по проектированию сети электросвязи в сельской местности 16. Основные положения по учету труда и заработной платы в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    Величины, по определению считающиеся равными единице при измерении других величин такого же рода. Эталон единицы измерения ее физическая реализация. Так, эталоном единицы измерения метр служит стержень длиной 1 м. В принципе, можно представить… … Энциклопедия Кольера

Книги

  • Единицы физических величин в энергетике. Точность воспроизведения и передачи. Справочное пособие , Л. Д. Олейникова , Приведены основные метрологические понятия и термины используемые для характеристики средств и методов измерений. Даны определения единиц физических величин, ихсоотношения и обозначения… Категория: Электроэнергетика. Электротехника Издатель: