Магнітна константа

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Магнітна проникність вакууму (magnetic permittivity of vacuum або Vacuum permeability), або магнітна стала (magnetic constant) у системі СІ - фундаментальна фізична константа, яка об'єднує механічні та електромагнітні величини. ,[1][2].

Позначається символом  \mu_0 . Також називається проникністю вільного простору (permeability of free space) або пустого простору (empty space). В системі СІ її величина визначається у вакууміне вимірюється дивись визначення змінних в Таблиці 1 звіту CODATA[3]) як:

\mu_0 \ \overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}\ 4 \pi\ \times \ 10^{-7}\ Н/А2 = 4π×10−7 Гн/м, або наближено 1.2566×10−6 Гн/м (або Тл·м/А) [1]

Ця величина є наслідком визначення ампера в одиницях сили на одиницю довжини між нескінченно довгими паралельними провідниками з нульовою площею перерізу у вакуумі.[4] Для детальнішого розгляду проблеми дивись праці Сервея та Джівлетта,[5] або Монка.[6] Дивись також закон Ампера.

У вакуумі, магнітна константа визначає величину відношення магнітної напруженості поля, або H- поле (обчислене із струму) у виразах магнітної густини потоку до B-поля (при обчисленні сили Лоренца):[7]

\mathbf{B} = \mu_0 \ \mathbf{H}.

Дивись рівняння Максвелла.

Магнітна константа \mu_0 не є незалежною сталою. Вона залежить від електричної константи \epsilon_0 та швидкості світла у вакуумі c_0 [8], наступною формулою:

{c_0}^2 \, \epsilon_0 \, \mu_0 = 1.

Термінологія[ред.ред. код]

Так історично склалося, що константа  \mu_0 має багато найменувань. (В Червоній книзі за 1987 рік IUPAP, наприклад, вона ще називалася проникністю вакууму.)[9] Інший приклад, сьогодні рідко вживаний є "магнітна проникність вакууму" ("magnetic permittivity of vacuum")[10] Дивись для прикладу, Серванта [11]

Вираз вакуумна проникність (та різні похідні від нього) сьогодні ще залишаються широко поширеними, проте організації стандартизації недавно перейшли до терміну магнітна константа (magnetic constant), як до узагальненої форми для даного поняття, хоч і старі вирази продовжують використовувати в якості синонімів.[3]

Вираз магнітна константа уникає вживання слів "проникність" та "вакуум" тому, що ця фізична величина є визначеною, а не результат експериментальних вимірів.

Лінійну проникність вакууму неможливо виміряти тому, що останній визначає ампер. Аналогічним чином, і швидкість світла у вакуумі сьогодні також неможливо виміряти тому, що останній визначає метр. По визначенню фізичних одиниць, проникність вакууму рівна  \mu_0 .[12]

Проникність вакууму посилається на основний стан вільного простору. Дивись статті про вільний простір та вакумний стан для деталей про ці ідеальні та широковживані в фізиці стани.

Зауваження[ред.ред. код]

Слід відзначити, що існує досить упереджене відношення до магнітної та електричної констант з боку прихильників системи СГС, яке має витоки з раннього етапу становлення системи СІ. В ті часи і магнітна, і електрична константи визначалися чисто формально, як розмірні числові множники, що залежать від числа "пі" у вигляді:

\varepsilon_0^* = \frac{1}{36\pi\cdot 10^9} = 8,841941283\cdot 10^{-12}Ф/м.

Відношення сучасної електричної константи, до раніше штучно введеної рівне:

\delta = \frac{\varepsilon_0}{\varepsilon_0^*} = 1,000692286,

тобто не дуже сильно відрізняється від сьогочасного визначення, яке визначається через швидкість світла у вакуумі. Звідси також "ростуть корені" несприймання т.з. хвильового опору вакууму, який в старих позначеннях був:

Z_{W0} = \sqrt{\frac{\mu_0}{\varepsilon_0^*}} = 120\pi = 376,9911184 Ом,

тобто майже ціле число 377 Ом. Насправді сучасне значення цього опору рівне 376,730313 Ом, і визначається швидкістю світла у вакуумі.


Примітки[ред.ред. код]

  1. а б «Magnetic constant». 2006 CODATA recommended values. NIST. Архів оригіналу за 2013-06-27. Процитовано 2007-08-08. 
  2. BIPM
  3. а б «CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006». Committee on Data for Science and Technology (CODATA): See Table 1. NIST. 
  4. «Величина електричного струму (ампер)». Історичний контекст створення СІ. NIST. Архів оригіналу за 2013-06-27. Процитовано 2007-08-11. 
  5. Raymond A Serway & Jewett JW (2006). Serway's principles of physics: a calculus based text (вид. Fourth Edition). Belmont, CA: Thompson Brooks/Cole. с. p. 746. ISBN 053449143X. 
  6. Paul M. S. Monk, Physical Chemistry: Understanding our Chemical World, John Wiley and Sons, 2004 online.
  7. The B-field is considered more fundamental than the H-field; see B and H
  8. Цитата із NIST:"Сьогодні слід використовувати символ c_0 для позначення швидкості світла у вакуумі згідно з ISO 31 (в рекомендаціях 1983 року використовувався символ c для цих цілей), ."Дивись NIST Special Publication 330, Appendix 2, p. 45
  9. SUNAMCO Commission (1987), «Recommended values of the fundamental physical constants», Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics, сторінки p.54, http://www-v2.sp.se/metrology/IUPAP_SUNAMCO/IUPAP%20SUNAMCO%20Commission_files/IUPAP_Red_book_1987/SUNAMCO%20Red%20book%201987/6_Recommended_fundamental_constants_iupap_sunamco_red_book_1987.pdf ; (the IUPAP "Red book").
  10. В українській мові англійські слова „permittivity" та „permeability" не розрізняються і перекладаються як „проникність".
  11. J R Lalanne, F Carmona & L Servant (1999). Optical spectroscopies of electronic absorption. (вид. World Scientific series in contemporary chemical physics, vol. 17.). Singapore;London: World Scientific. с. p. 10. ISBN 9810238614. 
  12. John David Jackson (1998). Classical electrodynamics (вид. Third Edition). New York: Wiley. с. p. 154. ISBN 047130932X. 

Див. також[ред.ред. код]