MKS-systemet
MKS-systemet er et målesystem for fysiske størrelser som bygger på meterkonvensjonen av 1875. Det benytter derfor meter (m), kilogram (kg) og sekund (s) som fundamentale enheter. I motsetning til det tilsvarende CGS-systemet ble MKS-systemet i 1935 foreslått utvidet med en egen enhet som kunne benyttes for elektromagnetiske størrelser. Etter at det i 1946 ble vedtatt at denne enheten skulle være ampere (A) for elektrisk strøm, ble systemet omtalt som MKSA-systemet.
Noen år senere ble systemet supplert med de to nye grunnenhetene kelvin K for temperatur og candela cd for lysstyrke og gikk over til å bli det internasjonale SI-systemet som brukes nesten overalt i dag.
Mekaniske enheter
[rediger | rediger kilde]Før MKS-systemet ble innført, hadde måleenhetene i CGS-systemet i stor grad vært enerådende i vitenskapelig arbeid. De fundamentale enhetene i dette systemet var centimeter (cm) for lengde, gram (g) for masse og sekund (s) for tid. Da 1 m = 100 cm = 102 cm, 1 kg = 103 g og tidsenheten sekund er den samme i de to systemene, vil konvertering av mekaniske størrelser mellom MKS- og CGS-systemet kun involvere potenser av 10. For eksempel er den sammensatte enheten for kraft i MKS-systemet definert å gi en masse på 1 kg en akselerasjon på 1 m/s2. I forbindelse med etablering av SI-systemet fikk denne navnet newton (N). Derfor er 1 N = 1 kg⋅m/s2 = 103 g⋅102 cm/s2 = 105 dyn hvor 1 dyn er kraftenheten i CGS-systemet. På samme måte har man sammenhengen 1 J = 1 N⋅1 m = 107 erg mellom energienheten joule (J) og erg i de to systemene.[1]
Andre, sammensatte enheter bygges opp på tilsvarende vis. Flere av dem har fått navn etter kjente vitenskapsfolk:
| Fysisk tørrelse |
Symbol | Enhet | Forkortelse for enhet |
Definisjon i MKS-systemet |
|---|---|---|---|---|
| Frekvens | f | hertz | Hz | 1⋅s−1 |
| Kraft | F | newton | N | 1⋅kg⋅m⋅s−2 |
| Trykk | p | pascal | Pa | 1⋅kg⋅m−1⋅s−2 |
| Energi | E | joule | J | 1⋅kg⋅m2⋅s−2 |
| Effekt | P | watt | W | 1⋅kg⋅m2⋅s−3 |
Elektromagnetiske enheter
[rediger | rediger kilde]Som først vist av Gauss, kunne de mekaniske enhetene benyttes også til å definere sammensatte enheter for elektriske og magnetiske størrelser. På slutten av 1800-tallet ble dette utvidete enhetssystemet omtalt som det gaussiske systemet, men også mindre presist som CGS-systemet.
Omtrent på samme tid innførte British Association for the Advancement of Science de praktiske enhetene volt (V) for elektrisk spenning, ampere (A) for elektrisk strøm og ohm (Ω) for elektrisk motstand. Disse kunne bestemmes med en viss nøyaktighet ved forskjellige eksperiment, men det var klart at de var svært forskjellig fra enhetene i det gaussiske systemet.[2]
MKSA-systemet
[rediger | rediger kilde]Denne avstanden mellom teoretiske og praktiske enheter var mye av grunnen til at den italienske fysiker Giovanni Giorgi i 1901 foreslo å innføre en fjerde, elektromagnetisk enhet i tillegg til de tre mekaniske enhetene i MKS-systemet. Denne kunne være en av de praktiske enhetene A, V eller Ω som allerede var i bruk. Et slikt system ville også ha den gode egenskapen at enheten for mekanisk effekt 1 W = 107 erg/s ville numerisk bli den samme som for den elektriske effektenheten 1 V⋅ A. Det kan synliggjøres ved at den gaussiske enheten for elektrisk spenning tilsvarer 300 V i SI-systemet, mens enheten for elektrisk strøm er ekvivalent med (1/3)×10-9 A. Dermed er den gaussiske enheten for elektrisk effekt ekvivalent med 300⋅(1/3)×10-9 V⋅A = 10-7 W som er i overensstemmelse med den mekaniske effekten.[3]
Giorgi anbefalte også at de nye enhetene skulle være «rasjonelle» slik at ingen faktorer 4π ville opptre i Maxwells ligninger. Dette hadde tidligere blitt benyttet i Heaviside-Lorentz-systemet. Han argumenterte først for at den fjerde enheten burde være ohm.[4]
Dette utvidete systemet gikk først under navnet Giorgi-systemet. Men da det ble endelig vedtatt i 1954 av CGPM, var det med ampere (A) som den fjerde enheten. Det medførte at systemet nå i ettertid blir omtalt som MKSA-systemet. I dag utgjør det den opprinnelige delen av det internasjonale SI-systemet.
| Størrelse | Betegnelse | Navn | Symbol | Sammensetning |
|---|---|---|---|---|
| elektrisk ladning | Q | coulomb | C | s⋅A |
| elektrisk spenning | V | volt | V | kg⋅m2⋅s−3⋅A−1 |
| kapasitans | C | farad | F | kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2 |
| Induktans | L | henry | H | kg⋅m2⋅s−2⋅A−2 |
| elektrisk motstand | R | ohm | Ω | kg⋅m2⋅s−3⋅A−2 |
| elektrisk ledningsevne | G | siemens | S | kg−1⋅m−2⋅s3⋅A2 |
| magnetisk fluksfelt | B | tesla | T | kg⋅s−2⋅A−1 |
| magnetisk fluks | Φ | weber | Wb | kg⋅m2⋅s−2⋅A−1 |
Disse sammensatte enhetene er identiske med de som benyttes i SI-systemet.
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ J.R. Lien, G. Løvhøiden, E. Lillestøl og O. Hunderi, Generell fysikk for universiteter og høgskoler: Mekanikk, Universitetsforlaget, Oslo (2001). ISBN 978-82-1500-0053.
- ^ S.A. Treese, History and Measurement of the Base and Derived Units, Springer, Cham, Switzerland (2018). ISBN 978-3-319-77576-0.
- ^ N.J. Carron, Babel of units, arxiv-1506.01951
- ^ The Giorgi (M.K.S.Ω) System of Units, Nature 133, 597-598 (1934); The Giorgi System of Units, Nature 134, 283 (1934).
Eksterne lenker
[rediger | rediger kilde]- L. Kowalski, A short history of the SI units in electricity, The Physics Teacher 24 (32), 97-99 (1986).