01-06-2023
СИ (SI, фр. Le Système International d'Unités), (Международная система единиц) — 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. Тем не менее, в большинстве научных работ по электродинамике используется Гауссова система единиц, из-за ряда недостатков СИ. В частности, в СИ напряжённость (В/м) и смещение (Кл/м² (L−2TI)) имеют разную размерность; возникает т. н. диэлектрическая проницаемость вакуума, лишённая физического смысла[1]. 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.
Официальным международным документом по системе СИ является Брошюра СИ (фр. Brochure SI, англ. SI Brochure), издающаяся с 1970 года. С 1985 года выходит на французском и английском языках, переведена также на ряд других языков. В 2006 году вышло 8-е издание.
Содержание |
СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
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.
Согласно международным документам (Брошюра СИ, ISO 80000, Международный метрологический словарь), единицы СИ имеют названия и обозначения. Названия единиц могут записываться и произноситься по-разному на разных языках, например: фр. kilogramme, англ. kilogram, порт. quilogramo, болг. килограм, греч. χιλιόγραμμο, кит. 千克, яп. キログラム. В таблице даны французские и английские названия, 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 названиях: рус. килограмм — кг, груз. კილოგრამი — კგ, азерб. kiloqram — kq. С 1978 года русские обозначения единиц подчиняются тем же правилам написания, что и международные (см. ниже).
В России действует ГОСТ 8.417—2002, предписывающий обязательное использование единиц СИ. В нём перечислены единицы физических величин, разрешённые к применению, приведены их международные и русские обозначения и установлены правила их использования. По этим правилам, при договорно-правовых отношениях в области сотрудничества с зарубежными странами, а также в поставляемых за границу вместе с экспортной продукцией технических и других документах разрешается применять только международные обозначения единиц. Применение международных обозначений обязательно также на шкалах и табличках измерительных приборов. В остальных случаях, например, во внутренних документах и обычных публикациях можно использовать либо международные, либо русские обозначения. Не допускается одновременно применять международные и русские обозначения, за исключением публикаций по единицам величин.
СИ является развитием метрической системы мер, которая была создана французскими учёными и впервые широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы единицы выбирались независимо друг от друга. Поэтому пересчёт из одной единицы в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. во Франции были изготовлены два эталона — для единицы длины (метр) и для единицы массы (килограмм)[2].
В 1874 г. была представлена система СГС, основанная на трёх единицах — сантиметр, грамм и секунда — и десятичных приставках от микро до мега[2].
В 1875 г. была подписана Метрическая конвенция. Были начаты работы по разработке международных эталонов метра и килограмма.
В 1889 г. 1-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, так как эти единицы были признаны более удобными для практического использования[2].
В последующем были введены базовые единицы для физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).
В 1979 г. XVI Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение канделы.
В 1983 г. XVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение метра.
Названия единиц СИ пишутся со строчной буквы, после обозначений единиц СИ точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.
Величина | Единица измерения | Обозначение | ||
---|---|---|---|---|
русское название | французское/английское название | русское | международное | |
Длина | метр | mètre/metre | м | m |
Масса | килограмм[3] | kilogramme/kilogram | кг | kg |
Время | секунда | seconde/second | с | s |
Сила тока | ампер | ampère/ampere | А | A |
Термодинамическая температура | кельвин | kelvin | К | K |
Сила света | кандела | candela | кд | cd |
Количество вещества | моль | mole | моль | mol |
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 Производные единицы с собственными названиями). 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.
Величина | Единица измерения | Обозначение | Выражение | ||
---|---|---|---|---|---|
русское название | французское/английское название | русское | международное | ||
Плоский угол | радиан | radian | рад | rad | м·м−1 = 1 |
Телесный угол | стерадиан | steradian | ср | sr | м2·м−2 = 1 |
Температура по шкале Цельсия¹ | 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·м2·c−2 |
Мощность | ватт | watt | Вт | W | Дж/с = кг·м2·c−3 |
Давление | паскаль | pascal | Па | Pa | Н/м2 = 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·м2·с−3·А−1 |
Сопротивление | ом | ohm | Ом | Ω | В/А = кг·м2·с−3·А−2 |
Электроёмкость | фарад | farad | Ф | F | Кл/В = с4·А2·кг−1·м−2 |
Магнитный поток | вебер | weber | Вб | Wb | кг·м2·с−2·А−1 |
Магнитная индукция | тесла | tesla | Тл | T | Вб/м2 = кг·с−2·А−1 |
Индуктивность | генри | henry | Гн | H | кг·м2·с−2·А−2 |
Электрическая проводимость | сименс | siemens | См | S | Ом−1 = с3·А2·кг−1·м−2 |
Активность (радиоактивного источника) | 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
На XXIV Генеральной конференции по мерам и весам 17—21 октября 2011 года была единогласно принята резолюция[4], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц переопределить основные единицы измерений таким образом, чтобы некоторые физические константы, выраженные через эти единицы, стали точно определёнными числами. Некоторые из этих определений уже введены ранее. В своём окончательном виде СИ будет системой единиц, в которой:
здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном релизе на основании наиболее точных рекомендаций CODATA[6]. Из этого набора семи точно определённых констант будут получены семь скорректированных основных единиц измерения СИ.
Некоторые единицы, не входящие в СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».
Единица измерения | Французское/английское название | 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 |
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 | 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, дальтон | unité de masse atomique unifiée, dalton/unified atomic mass unit, dalton | а. е. м. | u, Da | ≈1,6605402·10−27 кг |
астрономическая единица | unité astronomique/astronomical unit | а. е. | ua | ≈1,49597870691·1011 м |
морская миля | mille marin/nautical mile | миля | M[7] | 1852 м (точно) |
узел | nœud/knot | уз | kn[7] | 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с |
ар | are | а | a | 10² м² |
гектар | hectare | га | ha | 104 м² |
бар | bar | бар | bar | 105 Па |
ангстрем | ångström | Å | Å | 10−10 м |
барн | barn | б | b | 10−28 м² |
Кроме того, ГОСТ 8.417-2002 разрешает применение следующих единиц: град, световой год, парсек, диоптрия, киловатт-час, вольт-ампер, вар, ампер-час, карат, текс, гал, оборот в секунду, оборот в минуту. Разрешается применять единицы относительных и логарифмических величин, такие как процент, промилле, миллионная доля, фон, октава, декада. Допускается также применять единицы времени, получившие широкое распространение, например, неделя, месяц, год, век, тысячелетие.
Другие единицы применять не разрешается.
Тем не менее, в различных областях иногда используются и другие единицы.
Некоторые страны не приняли систему СИ, или приняли её лишь частично и продолжают использовать английскую систему мер или сходные единицы.
Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных множителей и приставок СИ, присоединяемых к названию или обозначению единицы.
См. также правила использования приставок СИ.
|
||
---|---|---|
Основные единицы | Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда | |
Производные единицы | Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад | |
Принятые для использования с СИ |
Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги · Дальтон (Атомная единица массы) · День · Децибел · Литр · Минута · Минута дуги · Непер · Секунда дуги · Тонна · Час · Электронвольт Атомная система единиц · Природная система единиц |
|
См. также | Приставки СИ · Система физических величин · Преобразование единиц · Новые определения СИ · История метрической системы | |
Книга:СИ · Категория:Единицы СИ |
Приставки СИ | |
---|---|
Кратные приставки |
дека- (101) · гекто- (102) · кило- (103) · мега- (106) · гига- (109) · тера- (1012) · пета- (1015) · экса- (1018) · зетта- (1021) · йотта- (1024) |
Дольные приставки |
деци- (10−1) · санти- (10−2) · милли- (10−3) · микро- (10−6) · нано- (10−9) · пико- (10−12) · фемто- (10−15) · атто- (10−18) · зепто- (10−21) · йокто- (10−24) |
СИ.