Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Если в своем путешествии в мир электротехники и электроники вы ставите перед собой практические задачи, скажем изучение конкретных электронных приборов, знакомство с конкретными электронными установками или даже самостоятельное изготовление некоторых из них, то вам необходимо сделать следующий шаг — от общих представлений об электрическом заряде, токе, э.д.с., сопротивлении перейти к их количественной оценке.

Т-29. Единица длины — метр, массы — килограмм, силы — ньютон, работы — джоуль, мощности — ватт. Если длину измерять в метрах, время в секундах, а скорость в километрах в час, то всякий раз, вычисляя скорость по известным пути и времени или путь по известным времени и скорости, придется производить утомительный пересчет, перевод километров в метры или часов в секунды. Особенно неудобны такие пересчеты, когда сталкиваются вместе в одной задаче много разных характеристик, например: мощность, сила, расстояние, скорость, время, работа, энергия.

Чтобы избежать лишних пересчетов, переводов одних единиц в другие (было время, когда приходилось переводить футы в метры, метры в мили, мили в сантиметры, сантиметры в дюймы, дюймы в аршины, аршины в морские мили, килограммометры в дюймофунты, дюймофунты в тонно-мили — запутаешься!), созданы системы единиц, в рамках каждой такой системы самые разные единицы связаны предельно простыми соотношениями.

Для практических целей чаще всего употребляется система СИ — система интернациональная, или иначе система МКСА — метр-килограмм-секунда-ампер (Р-15).

Р-15

Единица длины в этой системе метр. Его получили так: измерили длину меридиана, который проходит через Париж, разделили ее на 40 миллионов равных частей и объявили: «Отныне отрезок, равный одной сорокамиллионной парижского меридиана, будет служить единицей при измерении длины и называться метром». Конечно, метром пользоваться не всегда удобно — очень громоздкие цифры получаются, если измерять в метрах расстояние до Солнца или размеры атома. Поэтому было введено последовательное десятикратное уменьшение и увеличение метра в 10, 100, 1000 и большее число раз. Из метра легко были получены более мелкие единички с приставками: деци — десятая часть, санти — сотая часть, милли — тысячная и т. д. И более крупные единицы с приставками кило — в тысячу раз больше, мега — в миллион раз больше и т. д. Эти приставки позволяют легко получить единицы более крупные и более мелкие, в зависимости от того, что в данном случае удобней (С-2).

Единица длины помогла получить и единицу массы — килограмм — это масса литра обычной воды при температуре 4° Цельсия. А из единицы массы получилась и единица силы для системы СИ — это ньютон, сила, с которой притягивается к Земле масса в 102 грамма — (цифра эта появилась из соотношения: 1 килограмм∙силы = 9,8 ньютона; число 9,8 берет свое начало от земного ускорения 9,8 метр/секунда²).

Ньютон — единица непривычная, долгие годы единица силы, или, что более понятно, единица веса (вес — это есть сила, с которой данное тело притягивается к Земле), была крупнее и называлась так же, как и единица массы, — килограмм. Просто единицей веса выбрали вес литра воды и дали этой единице такое же название, какое было у единицы массы (исторически все, может быть, и было иначе, но по существу — именно так). Это очень неудобно: одинаково называть две совершенно разные единицы, определяя две совершенно разные характеристики. Приходилось каждый раз к слову «килограмм» давать пояснения, к чему он относится — к массе или к весу. Так и говорили: «килограмм массы» или «килограмм силы». В системе СИ такой путаницы быть не может, здесь для силы (веса) есть своя собственная единица. А если вам придется переводить килограммы веса в ньютоны, то нетрудно запомнить, что килограмм — это примерно 10 ньютонов, а ньютон — примерно 100 граммов веса.

Промелькнувшая чуть раньше единица времени секунда получена как 1/86637 часть суток, то есть времени одного оборота Земли вокруг своей оси. Разумеется, в наше время, когда секунды, метры, килограммы нужно отмерять с очень высокой точностью, пользуются и чрезвычайно точными эталонами времени, длины, массы и всех других физических величин. Эталоны эти часто берут из мира атомов, отсчитывая, например, время по очень стабильному «маятнику» — электромагнитным колебаниям, возникающим, в частности, при переходе электрона с одной орбиты на другую.