Единицы и обозначения

Вольт (В) — единица напряжения, ампер (А) — силы тока, ватт (Вт) — мощности. Они связаны: P = U·I, мощность равна напряжению, умноженному на ток. Зарядка 5 В при токе 2 А отдаёт 10 Вт — столько энергии в секунду получает телефон.

✗ «Вольты, амперы и ватты — просто три названия „силы“ электричества». Нет: вольты — напор, амперы — поток, а ватты — мощность, их произведение.

1 Гц — одно колебание или событие в секунду; 1 кГц = 1000 Гц. Частота звука задаёт его высоту: нота ля первой октавы — 440 Гц, а вдвое большая частота — та же нота октавой выше. Частота есть у всего повторяющегося: у дрожащей струны, мигающего светодиода, писка зуммера.

✗ «Больше герц — громче звук». Нет: герц — это частота, сколько раз в секунду повторяется колебание; больше герц — звук выше, а громкость от частоты не зависит.

1 ГГц = 10⁹ Гц = миллиард колебаний в секунду (это 1000 МГц). Тактовая частота процессора в гигагерцах показывает, сколько простейших шагов он успевает за секунду: 3 ГГц — около трёх миллиардов тактов. В тех же единицах задают радиодиапазоны Wi-Fi — 2,4 и 5 ГГц.

✗ «Процессор на 3 ГГц всегда быстрее, чем на 2 ГГц». Нет: гигагерцы показывают только частоту тактов; реальную скорость определяют ещё число ядер, архитектура и память.

Шкала температуры с двумя опорными точками: 0 °C — замерзание воды, 100 °C — её кипение (при нормальном атмосферном давлении). Значения ниже нуля — отрицательные. У техники есть рабочий диапазон температур: его пишут в паспорте прибора, а следит за ним датчик температуры.

✗ «0 °C — значит, температуры нет совсем». Нет: ноль — просто точка замерзания воды; бывает и −20 °C, а настоящий «низ» шкалы — абсолютный ноль, −273,15 °C.

Единицы массы: 1 кг = 1000 г, 1 т = 1000 кг. Приставки те же, что у метра: милли-, кило-. В технике масса — рабочая величина: перегруженный робот едет медленнее, а тяжёлый хвост модели планера перевешивает нос.

✗ «Килограмм железа тяжелее килограмма ваты». Нет: масса у них одинаковая — килограмм есть килограмм; разный только объём.

Шкала уровня звука, устроенная умножением: каждые +10 дБ — мощность звука в 10 раз больше, +3 дБ — примерно вдвое. За 0 дБ принят порог слышимости, поэтому 60 дБ — звук в миллион раз мощнее едва различимого. Длительный шум громче 85 дБ вредит слуху.

✗ «Децибелы складываются, как метры: два зуммера по 60 дБ дадут 120 дБ». Нет: шкала умножающая — удвоение мощности даёт всего +3 дБ, то есть около 63 дБ.

Дюйм (") — внесистемная единица длины: 1″ = 25,4 мм. В дюймах задают диагональ экранов (телевизор «55 дюймов» — это около 140 см), диаметр колёс, размеры труб и часть резьбовых соединений. Чтобы перевести дюймы в миллиметры, умножь на 25,4.

✗ «Дюйм — это ровно 2,5 см». Нет: 1 дюйм = точно 25,4 мм, чуть больше двух с половиной сантиметров; на большом размере эти доли миллиметра накапливаются и деталь перестаёт сходиться.

Десятичные приставки СИ: кило (к) = 10³, мега (М) = 10⁶, гига (Г) = 10⁹, тера (Т) = 10¹². Приставка умножает любую единицу: 5 кОм = 5000 Ом. Есть и уменьшающие: милли (м) = 10⁻³, микро (мк) = 10⁻⁶ — миллиметр, миллиампер, микросекунда.

✗ «Кило — это про вес». Нет: кило- — приставка «тысяча» для любой единицы: километр, килобайт, киловатт; килограмм — лишь один пример.

Люмен — единица светового потока: сколько света источник отдаёт во все стороны. Лампы сравнивают по люменам, а не по ваттам: и лампа накаливания 60 Вт, и светодиодная 9 Вт дают около 800 лм, но светодиодная тратит почти в семь раз меньше энергии.

✗ «Яркость лампы меряют в ваттах: 100 Вт всегда ярче 10 Вт». Нет: ватты — потребляемая мощность, а свет меряют в люменах; светодиодная лампа 10 Вт светит как лампа накаливания 75 Вт.

Байт — порция данных из 8 бит; мегабайт — около миллиона байт, гигабайт — около миллиарда. Приставки те же, что в километре: кило-, мега-, гига-. По размеру файла видно, сколько места он займёт на диске и как долго будет скачиваться по сети.

✗ «Флешка на 16 ГБ вмещает ровно 16 гигабайт файлов». Нет: производитель считает гигабайт как 1000 мегабайт, а система — как 1024, поэтому на экране та же флешка выглядит меньше.

Мегабит в секунду — миллион бит в секунду; так меряют пропускную способность канала связи. Размер файлов считают в байтах, а 1 байт = 8 бит, поэтому канал 100 Мбит/с передаёт не больше 12,5 мегабайта в секунду.

✗ «Мегабиты — это мегабайты: провайдер обещал 100, а качается всего 12 — обманул». Нет: в байте 8 бит, поэтому 100 Мбит/с ≈ 12,5 МБ/с — это одна и та же скорость.

Мегапиксель (Мп) — миллион пикселей; так меряют «объём» снимка или матрицы камеры. Число мегапикселей = ширина × высота в пикселях ÷ 1 000 000: снимок 4000×3000 — это 12 Мп. Больше мегапикселей — крупнее можно напечатать фото без зерна, но качество зависит ещё от объектива и размера матрицы.

✗ «Больше мегапикселей — лучше фото». Нет: мегапиксели — это только число точек в снимке; резкость, цвет и качество в темноте зависят от объектива и размера матрицы не меньше, чем от количества пикселей.

Ёмкость аккумулятора: 1000 мА·ч означает, что он может отдавать ток 1000 мА в течение часа или 100 мА десять часов. Время работы = ёмкость ÷ ток потребления: робот, потребляющий 500 мА, проработает от батареи 2000 мА·ч около четырёх часов.

✗ «Пауэрбанк 10 000 мА·ч зарядит телефон с батареей 5000 мА·ч ровно дважды». Нет: мА·ч банка посчитаны при 3,7 В его ячеек, а отдаёт он на 5 В и с потерями — реально выйдет примерно полторы зарядки.

Метрические единицы длины: 1 см = 10 мм, 1 м = 100 см = 1000 мм. В технике размеры принято записывать в миллиметрах: число 35 на чертеже означает 35 мм. Чем мельче единица, тем точнее можно задать и проверить размер.

✗ «Миллиметр — мелочь, можно собирать „на глазок“». Нет: в технике лишний миллиметр решает, наденется ли колесо на ось и закроется ли корпус.

Единица времени: 1 мс = 0,001 с. В программах Arduino паузы задают в миллисекундах: delay(500) — полсекунды. Реакция человека — примерно четверть секунды (250 мс), а для контроллера миллисекунда — долгий срок: тысячи операций.

✗ «В delay() указывают секунды: delay(1) — пауза в одну секунду». Нет: Arduino считает паузы в миллисекундах, секунда — это delay(1000).

Ньютон (Н) — единица силы. 1 Н — это примерно вес груза массой 100 г на Земле. Сила, масса и ускорение связаны формулой F = m·a, поэтому 1 Н разгоняет массу 1 кг с ускорением 1 м/с². Силу измеряют динамометром (безменом): вес робота массой 2 кг — около 20 Н.

✗ «Ньютон — это про вес в килограммах». Нет: килограмм — масса, а ньютон — сила; на Земле груз 100 г давит с силой около 1 Н, а на Луне — вшестеро слабее, хотя масса та же.

Число полных оборотов вала за минуту; обозначается об/мин (англ. RPM). Моторчик даёт высокие обороты, но слабую тягу; редуктор делит обороты, зато вал на выходе тянет сильнее: мотор на 6000 об/мин с редуктором 1:48 крутит колесо со скоростью 125 об/мин.

✗ «Чем больше оборотов, тем мотор сильнее». Нет: об/мин — только скорость вращения; сила, с которой вал тянет груз, — отдельное свойство: редуктор снижает обороты, зато тянет сильнее.

Единица сопротивления (Ом): 1 Ом — у проводника, через который при напряжении 1 вольт течёт ток 1 ампер. Типовые номиналы: 220 Ом — резистор для светодиода, 10 кОм = 10 000 Ом — резистор у кнопки. Сопротивление измеряют мультиметром в режиме Ω.

✗ «Чем больше омов, тем деталь „сильнее“ и ток больше». Нет: ом — мера помехи току; чем больше сопротивление в омах, тем меньший ток пройдёт при том же напряжении.