Az SI mértékegységrendszer

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az SI mértékegységrendszer"

Gusztáv Fekete
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 PTE Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN Az SI mértékegységrendszer

2 Az SI mértékegységrendszer Mértékegységekkel szembeni elvárások Reprodukálhatóság Mérésnél a mérendő mennyiséggel összehasonlítható legyen SI (Système International d Unités, 1960) mértékegységrendszer elemei: 7 alapegység - Mechanika (3), Villamosságtan (1), Hőtan (1), Fénytan (1), Kémia (1) 2 kiegészítő egység (rad, sr) Származtatott egységek - koherens módon, de kivételekkel, pl. km/h,, kwh,... (LE: SI) [ Prefixumok SI rendszert Magyarországon a 8/1976 MT rendelet vezette be (MKSA helyett)

(1) 2 kiegészítő egység (rad, sr) Származtatott egységek - koherens módon, de kivételekkel, pl. km/h,, kwh,... (LE: SI) [http://hu.wikipedia.

Az SI mértékegységrendszer Az alapegységek megválasztási lehetőségei Szabadságfok (önkényesen választható mértékegységek száma) Egy rendszer szabadságfok a, ha n ismeretlent tartalmaz és m

3 Az SI mértékegységrendszer Az alapegységek megválasztási lehetőségei Szabadságfok (önkényesen választható mértékegységek száma) Egy rendszer szabadságfok a, ha n ismeretlent tartalmaz és m egyenlettel írható le (n>m) A mértékegységrendszerek a választott fizikai mennyiségekben és azok mértékegységében különböznek! A szabadságfokok alakulása a fizika egyes területein

egyenlettel írható le (n>m) A mértékegységrendszerek a választott fizikai mennyiségekben és

4 Az SI mértékegységrendszer alapegységei 1/2 1. hosszúság (jele: l): [m] (méter) 1m, a fény által, a vákuumban, a másodperc 1/ ad része alatt megtett út hossza ( ősméter hatályon kívül) 2. tömeg (jele: m): [kg] (kilogramm) Etalon platina-irídium henger Egyetlen őrzött etalon! Etalonok etalonja inflálódik (Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal, Sévres/FR, 1889) 3. idő (jele: t): [s] (másodperc) Cz-133 atom két energiaszintje közötti átmeneti sugárzás x periódusideje 4. villamos áramerősség (jele: I): [A] (amper) két párhuzamos, 1m távolságú. végtelen hosszú, elhanyagolható keresztmetszetű, egyenes vezetőben, vákuumban, méterenként N erőt hoz létre

Etalonok etalonja inflálódik (Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal, Sévres/FR, 1889) 3.

5 Az SI mértékegységrendszer alapegységei 2/2 5. termodinamikai hőmérséklet (jele: T): [K] (kelvin) (0K = -273,16ºC) a víz hármasponti termodinamikai hőmérsékletének 1/273,16-szorosa 6. fényerősség (jele: Iv): [cd] (kandela) 540THz frekvenciájú (monokrom) sugárzás sugárerőssége 1/683 W/sr 7. anyagmennyiség (jele: N): [mol] (mól) annyi elemi egységet (atom, molekula, ion, elektron, ) tartalmaz mint 0,012 kg C12 izotóp

Kiegészítő és származtatott egységek 1/2 Az SI rendszer kiegészítő egységei síkszög: [rad] (radián) a kör sugarával egyenlő hosszúságú körívhez tartozó középponti síkszög nagysága térszög: [sr]

6 Kiegészítő és származtatott egységek 1/2 Az SI rendszer kiegészítő egységei síkszög: [rad] (radián) a kör sugarával egyenlő hosszúságú körívhez tartozó középponti síkszög nagysága térszög: [sr] (szteradián) a gömbsugár négyzetével egyenlő területű gömbfelületrészhez tartozó középponti térszög Az SI rendszer származtatott egységei: alap+kiegészítő egységek, fizikai egyenletekkel alap+kiegészítő egységek hatványainak szorzata néhány esetben külön elnevezés (Farad, Henry, )

területű gömbfelületrészhez tartozó középponti térszög Az SI rendszer származtatott egységei: alap+kiegészítő egységek,

7 Kiegészítő és származtatott egységek 2/2 Fontosabb (villamos) származtatott egységek frekvencia: [Hz] (hertz), [1/s] szögsebesség: [rad/s] erő: [N] (newton), [kgm/s2] nyomás [Pa] pascal, [N/m2] energia, munka: [J] (joule), [Nm] teljesítmény: [W] (watt), [J/s] elektromos töltés: [C] (coulomb), [As] elektromos feszültség: [V] (volt), [Nm/As] elektromos ellenállás: [Ω] (ohm), [V/A] elektromos vezetés: [S] siemens, [A/V] elektromos kapacitás: [F] farad, [C/V] induktivitás: [H] (henry), [Vs/A] elektromos térerősség: [V/m] mágneses térerősség: [A/m] mágneses fluxus: [Wb] (weber), [Vs] mágneses indukció: [T] (tesla), [Vs/m2] fényáram: [lm] lumen, [cd sr] megvilágítás: [lx] lux, [lm/m2]

elektromos ellenállás: [Ω] (ohm), [V/A] elektromos vezetés: [S] siemens, [A/V] elektromos kapacitás: [F] farad, [C/V] induktivitás: [H] (henry), [Vs/A] elektromos térerősség:

8 Prefixumok SI-prefixumok

9 Az SI mértékegységrendszer előnyei 1. koherens jelleg a fizikai mennyiséget és annak mértékegységét meghatározó összefüggések azonos alakúak (nincs átszámítási tényező) 2. egyszerűség a számítási egyenletek könnyen áttekinthetőek, ellenőrizhetőek 3. összehasonlíthatóság hasonló fizikai mennyiségekre ugyanaz a mértékegység, függetlenül az alkalmazási területtől 4. egyetemesség alkalmazható a technika és a tudomány minden eddig ismert területén 5. folytonosság korábbi rendszerek főbb mértékegységeit megtartotta 6. tömeg és erő elkülönítése (egyértelmű szétválasztást biztosít!) 7. ellentmondás mentesség nem tartalmaz ellentmondó megnevezéseket és értelmezésbeli eltéréseket

összehasonlíthatóság hasonló fizikai mennyiségekre ugyanaz a mértékegység, függetlenül az alkalmazási területtől 4.

10 A mértékegységek realizálása Etalonok (a nemzetközi alapmértékek másolatai) Az etalonok feladata mérhető mennyiség mértékegységének megőrzése, reprodukálása a mértékegységek más mérőeszközökre való átszármaztatása Etalonok fajtái egyedi etalon - önmagában megvalósítja és hordozza a mértékegységet (alapmérték) etalon módszer - megadott eszközökkel, a mértékegység reprodukálását teszi lehetővé Etalonok a gyakorlatban (OMH,(Országos Mérésügyi Hivatal támogatásával) az alapmértékek másodlagos etalonok (normáliák) segítségével egyéb mértékegységek átszármaztatása hitelesítő műszerekkel

mértékegységet (alapmérték) etalon módszer - megadott eszközökkel, a mértékegység reprodukálását teszi lehetővé Etalonok a gyakorlatban (OMH,(Országos

11 A villamos alapegység létrehozása (példa) Cél a stabil megvalósíthatóság és hordozhatóság! Az áramerősség definícióhoz az összefüggésben csak alapegységek! Gyakorlati megvalósítása árammérleg (Kelvin, 1882) Probléma nem hordozható! átmásolása hordozható U vagy R etalonra pontatlan A hordozható etalonok realizálása Thompson Lampard féle keresztkondenzátorral -> nagy pontosságú ellenállas etalon Josephson-effektus -> nagy pontosságú feszültségetalon

Gyakorlati megvalósítása árammérleg (Kelvin, 1882) Probléma nem hordozható!

12 Weston-féle normálelem (1910 óta) Weston cella (feszültség etalon) jól reprodukálható elektromotoros ereje 20 C-on 1,01865V, csak kis árammal terhelhető ( 5 20μA) belső ellenállása 20 C-on 100Ω és 1000Ω közötti (nagy) nem hordozható hőmérséklet függő (-40μV/ºC) nagy szórású realizálás (10μV)

ellenállása 20 C-on 100Ω és 1000Ω közötti (nagy) nem hordozható hőmérséklet függő

13 Kérdések?

Hasonló dokumentumok

A NEMZETKÖZI MÉRTÉKEGYSÉG-RENDSZER (AZ SI)

A NEMZETKÖZI MÉRTÉKEGYSÉG-RENDSZER (AZ SI) A Nemzetközi Mértékegység-rendszer bevezetését, az erre épült törvényes mértékegységeket hazánkban a mérésügyről szóló 1991. évi XLV. törvény szabályozza. Az