Система единиц физических величин

Система единиц физических величин — совокупность основных и производных единиц физических величин, отражающая существующие в природе взаимосвязи между ними. При определении единиц системы подбирается такая последовательность физических соотношений, в которой каждое следующее выражение содержит только одну новую физическую величину. Это позволяет определить единицу физической величины через совокупность ранее определенных единиц, а в конечном счете — через основные единицы системы.
Уже в начале XIX в. облик и пестрота единиц физических величин начали создавать серьезные трудности в научной работе и производственной деятельности. Необходимо было проанализировать свойства всего множества известных единиц с целью приведения его в строгую и удобную для использования систему. Эту задачу применительно к единицам магнитных величин разрешил известный математик Карл Гаусс (1832). Первой универсальной системой, разработанной при участии выдающихся физиков и инженеров Вильяма Томсона, Джеймса Максвелла, Джеймса Джоуля, Вернера фон Сименса и др., была система СГС (основные единицы сантиметр, грамм, секунда). Она была принята в 1891 г. Параллельно имели хождение и другие системы, что создавало определенные трудности при перерасчетах, в терминологии и обозначениях. С 1960 г. начинается новый период в развитии метрологии, связанный с появлением универсальной системы единиц — система СИ (SI — Systeme International d’Unitces). Она была принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам в Париже. Эта система единиц универсальна для всех видов измерений в науке, технике, промышленности, медицине, торговле и др. и обязательна для всех стран участниц Метрической конвенции.
Единицы СИ делятся на три класса: основные, производные и дополнительные.
Основные — единицы длины (метр), массы (килограмм), времени (секунда), электрического тока (ампер), термодинамической температуры (кельвин), силы света (кандела) и количества материи (моль).
К дополнительным относятся лишь две геометрические единицы: плоского утла — радиан (рад) и пространственного угла — стерадиан (ср). Производные — единицы, полученные из основных с помощью алгебраических преобразований с использованием математических знаков умножения и деления.
Производные единицы можно разделить на три группы: а) выраженные с помощью основных единиц (например, единица ускорения — м • с-2, активности — с-1, яркости — кд • м-2 и т.д.); б) с особым названием [например, единицы силы — ньютон (кг • м • с-2); электрической емкости — фарада (м-2 • кг-1 • А2); магнитной индукции — тесла (кг • с2 • А»1) и т.п.]; в) выраженные особыми названиями [например, единица энтропии — джоуль на кельвин(м2 • кг • с-2 • К-1); электрической индукции кулон на метр квадратный (см»2 • с • А) и т.п.].
Эти три класса единиц представляют собой когерентную (согласованную) систему, т.е. систему, при которой образование производных единиц не предусматривает использование каких-либо других математических коэффициентов, кроме 1 (единицы).
Пример эксаметр, Эм петаграмм, Пг тераватт, ТВт гигавольт, ГВ мегаджоуль, МДж килоампер, кА гектолитр, гл декаметр, дам дециграмм, дг сантиметр, см миллиметр, мм микросекунда, мкс нанометр, нм пикофарад, пФ фемтометр, фм аттоватт, аВт
Кроме единиц СИ разрешено использование без временного ограничения и некоторых других единиц, не входящих в систему СИ, т.е. внесистемных единиц, но настолько распространенных и имеющих такое большое практическое значение, что их пришлось оставить наряду с международной системой единиц. К числу разрешенных внесистемных единиц относятся такие, как час (ч), градус Цельсия (°С), литр (л), тонна (т) и др..
Только те единицы, которые входят в систему СИ или разрешены к применению, являются действительными единицами. Основные сведения об этих величинах, упоминаемых в энциклопедии, приведены в таблице 2.
Для многих целей, в т.ч. и в физиотерапии, единицы СИ, как основные, так и производные, оказываются неудобными, т.к. они либо малы, либо велики. Для устранения этих трудностей система СИ включает ряд приставок, с помощью которых можно образовать десятичные кратные и дольные единицы СИ (табл. 3). Эти приставки (их 16) непосредственно присоединяются к названиям единиц без каких-либо знаков пунктуации или дефисов (например, килоом, мегаампер, милливатт и т.д.). Единицы, образованные с помощью приставок, не должны называться единицами СИ — они являются кратными (или дольными) от этих единиц.