واحدها و پیشوندهای متریک در الکترونیک

در الکترونیک، ما باید با کمیت های قابل اندازه گیری، کار کنیم. بعنوان مثال، در الکترونیک باید بتوانیم اندازه گیری کنیم که در یک نقطه از یک مدار، چه ولتاژی برقرار است و اینکه چه جریانی از یک رسانا عبور می کند یا اینکه یک تقویت کننده خاص چه توانی را تحویل می دهد. در این بخش، با واحدها(units) و نمادها(symbols) برای اکثر کمیت های الکتریکی که در سراسر استفاده می شوند آشنا خواهید شد.

از پیشوندهای متریک، همراه با نماد مهندسی، به طور مختصر برای بعضی از توان های عدد 10 که به طور متداول مورد استفاده قرار می گیرند، استفاده می شود.

پس از مطالعه کامل این بخش، قادر خواهید بود تا:

◆ با واحدهای الکتریکی و پیشوندهای متریک کار کنید.

◆ واحد ها را برای دوازده کمیت الکتریکی نام ببرید.

◆ نمادها را برای واحدهای الکتریکی مشخص کنید.

◆ پیشوندهای متریک را لیست کنید.

◆ یک توان از عدد 10 را در نماد مهندسی به یک پیشوند متریک تغییر دهید.

◆ از پیشوندهای متریک برای بیان کمیت های الکتریکی استفاده کنید.

واحدهای الکتریکی

از نمادهای تک حرفی یا چند حرفی در الکترونیک، بری مشخص کردن هردوی کمیت ها و واحدهای آنها استفاده می شود. از یک نماد برای مشخص کردن نام کمیت استفاده می شود و از نماد دیگر، برای مشخص کردن واحد اندازه یگری آن کمیت استفاده می شود. جدول شماره 2، لیست اکثر کمیت های مهم الکتریکی را همراه با واحدهای SI آنها و نماد آن نشان می دهد. بعنوان مثال، حرف P کج شده(ایتالیک) نشان دهنده توان است و حرف W کج نشده(رومی) نشان دهنده وات است که واحد توان می باشد.

به طور کلی، حروف کج شده(ایتالیک) مشخص کننده کمیت ها هستند و حروف کج نشده، مشخص کننده واحدها هستند. توجه کنید که انرژی به اختصار با یک نماد W کج شده نشان داده می شود که مشخص کننده کار(work) است. و هردوی کار و انرژی از یک واحد یعنی ژول(J) استفاده می کنند. اصطلاح SI مخفف کلمات فرانسوی Système International می باشد که به معنی سیستم بین المللی می باشد.

جدول شماره 2 (کمیت های الکتریکی و واحدهای آنها به همراه نمادهای SI):

علاوه بر واحدهای متداول نشان داده شده در جدول شماره 2، سیستم SI واحدهای زیاد دیگری نیز دارد که بر حسب برخی واحدهای اصلی تعریف می شوند. بر اساس توافق بین المللی در سال 1954، موارد زیر بعنوان واحدهای اصلی SI پذیرفته شده اند(درجه کلوین بعداً به کلوین فقط تغییر یافت):

1. متر
2. کیلوگرم
3. ثانیه
4. آمپر
5. درجه کلوین
6. کاندلا

 این واحدها، اساس واحدهای mks (متر، کیلوگرم ، ثانیه) را تشکیل می دهند که از آنها برای کمیت های مشتق شده استفاده می شود و این واحدها تقریباً برای تمام کارهای علمی و مهندسی، ترجیح داده شده اند. یک سیستم متریک قدیمی تر، سیستم cgs نام دارد و بر اساس سانتیمتر، گرم و ثانیه بعنوان واحدهای بنیادی تشکیل شده است.

هنوز هم تعدادی واحد رایج بر اساس سیستم cgs وجود دارند؛ بعنوان مثال، گاوس در سیستم cgs واحد شار مغناطیسی(magnetic flux) است و هنوز از آن استفاده می شود. در این کتاب، ما از سیستم mks استفاده می کنیم، مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

پیشوندهای متریک در الکترونیک

در نماد مهندسی، پیشوندهای متریک هر یک از توان های 10 که به طور متداول مورد استفاده قرار می گیرند را مشخص می کنند. این پیشوندهای متریک، در جدول شماره 3 به همراه نمادها و توان های 10 لیست شده اند.

(جدول شماره 3 : پیشوندهای متریک به همراه نماد آنها و توان های مربوطه از عدد 10 )

از پیشوندهای متریک، تنها به همراه اعدادی استفاده می شود که یک واحد اندازه گیری داشته باشند مانند ولت، آمپر و اهم ؛ پیشوندهای متریک قبل از نماد واحد اندازه گیری قرار می گیرند. بعنوان مثال 0.025 آمپر می تواند در نماد مهندسی به صورت \(25 \times 10^{-3}A\) بیان شود. این کمیت با استفاده از پیشوندهای متریک به صورت 25mA مشخص می شود، که به صورت 25 میلی آمپر خوانده می شود. مقدار میلی، جایگزین مقدار \(10^{-3}\) می شود.  بعنوان یک مثال دیگر، مقدر  10,000,000 اهم به صورت \(10 \times 10^{6}\Omega\) بیان شود. این کمیت با استفاده از پیشوندهای متریک، به صورت \(10M\Omega\) بیان می شود و 10 مگااهم خوانده می شود. در اینجا پیشوند متریک مگا، جایگزین مقدار \(10^{6}\) می شود.