3. Системы единиц физических величин
Первой системой единиц физических величин считается метрическая система мер, принятая Национальным собранием Франции в 1791 г. Эта система включала в себя единицы длин, площадей, объемов, вместимости и веса, в основу которых были положены две единицы: метр и килограмм.
Первоначально единицы измерения выбирались произвольно, без какой-либо связи друг с другом. Это создавало большие неудобства и трудности. Развитие метрической системы мер в различных отраслях науки и техники происходило разобщенно и привело к появлению многих систем единиц физических величин и большого количества внесистемных единиц. Появилось большое число произвольных единиц для одной и той же величины, что затрудняло сравнение результатов измерений, произведенных различными наблюдателями.
3.1. Система Гаусса
В 1832 г. немецкий математик К. Гаусс предложил методику повторения системы единиц как совокупности основных и производных. Он построил систему единиц магнитных величин, получившую название абсолютной системы единиц. За основу были приняты три основные единицы – длины, массы, времени (миллиметр, миллиграмм, секунда).
Позже метрическая система мер усовершенствовалась, менялись основные единицы, вводились и отвергались другие системы единиц физических величин, построенные по методике, предложенной Гауссом, и базирующиеся на метрической системе мер, но отличающиеся друг от друга основными единицами. Приведем некоторые из них.
3.2. Система сгс
В шестидесятых годах XIX столетия по предложению В. Томсона Комитет по электрическим эталонам Британской ассоциации для развития наук, в состав которого кроме Томсона входили Максвелл, Джоуль, Сименс и др., разработал систему СГС с основными единицами: сантиметр, грамм, секунда. В 1881 г. система СГС получила признание на I Международном конгрессе электриков и оказалась удобной для физических исследований. Конгресс установил систему СГС по принципам, предложенным Гауссом, и ввел название для двух важнейших производных единиц: дина – для единицы силы и эрг – для единицы работы. Для измерения мощности в системе СГС применяется эрг в секунду, для измерения кинематической вязкости – стокс, динамической – пуаз, механических, электрических и магнитных величин системы СГС.
На основе системы СГС возникло семь систем единиц электрических и магнитных величин: СГСЭ, СГСМ, СГС (симметричная), СГСε0, СГСμ0, СГСФ, СГСБ.
Система СГСЭ получила название абсолютной электростатической системы единиц и построена на трех основных единицах – сантиметре, грамме, секунде. Диэлектрическая проницаемость вакуума принята равной безразмерной величине.
Система СГСМ называется абсолютной электромагнитной системой единиц, построена на таких же основных единицах, что и система СГСЭ, – сантиметре, грамме, секунде. Магнитная проницаемость вакуума принята равной безразмерной величине.
Систему СГС еще называются симметричной системой СГС. В ней электрические единицы совпадают с электрическими единицами СГСЭ, а магнитные с магнитными единицами СГСМ.
Системы СГСε0,СГСμ0,СГСФ, СГСБ построены на четырех основных единицах – сантиметре, грамме, секунде и единице электрической величины. С системе СГСε0 единицей электрической величины является электрическая постоянная ε0, в системе СГСμ0 – магнитная постоянная, в системе СГСФ – электростатическая единица электрического заряда – франклин (Фр), в системе СГСБ – электромагнитная единица силы тока – био (Би). Система СГС была допущена к применению государственными стандартами СССР, однако большинство единиц этой системы имеет неудобные размеры и в практике не применяется.