1.2. Свойства физической системы
Физическая система характеризуется рядом присущих ей свойств.
Свойство выражает такое качество системы, которое обусловливает её отличие от других систем (или, напротив, общность с другими системами). Свойство обнаруживается (проявляется) в отношениях между системами, в их взаимодействиях.
Для количественного описания различных свойств физических систем используется понятие физической величины. Физическая величина – свойство, общее для ряда физических систем в качественном отношении, но индивидуальное для каждого из них количественно. Совокупность (множество) физических величин – параметров системы – определяет ее состояние. Значение физической величины может быть количественно определено в результате измерения ( ).
Среди физических величин по виду отражаемой стороны исследуемой физической системы выделяют:
энергетические величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования и передачи энергии. К ним относятся, например, ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют также активными. Активные величины могут быть непосредственно использованы для измерения энергии объектов исследования, т.е. являются носителями информации о физической величине.
вещественные величины, описывающие физические и физико-химические свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, удельное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость и др. Эти физические величины называют также пассивными. Для их проявления и измерения необходимо использовать источник энергии, с помощью которого пассивные физические величины преобразуются в активные, энергетические.
величины, характеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся моменты и интервалы времени, период (частота) колебаний и волн различного вида, спектральные характеристики.
Физические величины по виду явлений, в которых они проявляются, условно делятся на пространственно-временные, механические, электрические и магнитные, тепловые, акустические, оптические и др.
Изменение физических величин во времени. В зависимости от вида множества значений, которые они могут принимать, физические величины подразделяют: на по значению (уровню), аналоговые и квантованные, по времени непрерывные и дискретные (т.е. существующие в определенные моменты времени).
Аналоговая величина может в некотором диапазоне принимать бесконечное множество сколь угодно мало отличающихся друг от друга значений. Такими является подавляющее число физических величин (напряжение, сила тока, температура, длина и т.д.) (рис. 5, а, 6).
Квантованная
величина
имеет в заданном диапазоне только
счетное множество значений. Примером
такой величины является электрический
заряд, величина которого определяется
целым числом N
составляющих его элементарных зарядов
.
Значения квантованной величины могут
соответствовать только определенным
уровням – уровням квантования. Разность
двух соседних уровней квантования
называют ступенью квантования (квантом)
Изменение величины во времени может быть непрерывным и дискретным (прерывным во времени). При непрерывном изменении величины во времени значения величины определены на данном отрезке времени при бесконечно большом числе моментов времени (рис 5, а, б). При дискретном изменении значения величины отличны от нуля только в определенные моменты или интервалы времени.
Рисунок 5 Виды физических величин по изменению во времени и по значению: а) непрерывная по значению и во времени; б) квантованная по значению и непрерывная во времени.
г) в)
в) непрерывная по значению и дискретная во времени; г) квантованная по значению и дискретная во времени.
Изменение значений величины по диапазону и во времени могут быть неслучайными (детерминированными) и случайными.
Случайные непрерывные и дискретные физические величины разделяются на стационарные и нестационарные. Для стационарных величин, в отличие от нестационарных, закон распределения физической величины не зависит от времени.
Случайные изменения физических величин описываются различными функциями (функцией распределения вероятностей, функцией плотности распределения вероятностей, автокорреляционной функцией, спектральной плотностью и другими),
Совокупность (множество) физических величин – параметров физической системы – определяет её состояние.