Магнітна стала

Магнітна стала — розмірнісна величина, запроваджена у Міжнародній системі величин (ISQ), на основі якої побудована Міжнародна система одиниць (SI), як коефіцієнт пропорційності між вектором магнітної індукції і напруженістю магнітного поля у вакуумі. Звідси й застаріла назва - магнітна проникність вакууму.

Позначається символом $\mu _{0}$ . Також називається проникністю вільного простору (permeability of free space) або пустого простору (empty space). Її величина у вакуумі визначається (а не вимірюється[1]) 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)[2]

Ця величина є наслідком визначення ампера в одиницях сили на одиницю довжини між нескінченно довгими паралельними провідниками з нульовою площею перерізу у вакуумі.[3] Для детальнішого розгляду проблеми дивись праці Сервея та Джівлетта,[4] або Монка.[5] 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):[6]

\mathbf {B} =\mu _{0}\ \mathbf {H} .

Дивись рівняння Максвелла.

Магнітна стала $\mu _{0}$ не є незалежною. Вона пов'язана з електричною сталою $\epsilon _{0}$ та швидкістю світла у вакуумі $c_{0}$ [7], наступною формулою:

{c_{0}}^{2}\,\epsilon _{0}\,\mu _{0}=1.

Термінологія

Історично склалося, що константа $\mu _{0}$ має багато назв. Наприклад, у Червоній книзі IUPAP за 1987 рік вона називалася проникністю вакууму[8] Інший приклад, сьогодні рідко вживаний є «магнітна проникність вакууму» («magnetic permittivity of vacuum»)[9] Дивись для прикладу, Серванта[10]

Термін вакуумна проникність (та різні похідні від нього) залишаються поширеними, проте організації стандартизації перейшли до терміну магнітна стала (magnetic constant), як до узагальненої форми для даного поняття, хоч старі терміни продовжують вживати як синоніми.[1]

Термін магнітна стала уникає слів «проникність» та «вакуум» тому, що ця фізична величина є визначеною, а не результатом експериментальних вимірювань.

Лінійну проникність вакууму неможливо виміряти тому, що остання визначає ампер. Аналогічно, швидкість світла у вакуумі також неможливо виміряти тому, що остання визначає метр. За визначенням, проникність вакууму дорівнює $\mu _{0}$ .[11]

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

Слід відзначити, що існує упереджене ставлення до магнітної та електричної констант з боку прихильників системи СГС^{[ненейтрально]}^{[джерело?]}, яке має витоки з раннього етапу становлення системи SI. У ті часи й магнітна, й електрична константи визначалися суто формально, як розмірнісні 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 дорівнює:

\delta ={\frac {\varepsilon _{0}}{\varepsilon _{0}^{*}}}=1,000692286

,

тобто, вона мало відрізняється від сучасного значення, яке визначено через швидкість світла у вакуумі. Звідси також «ростуть корені» несприйняття^{[джерело?]} т.з. хвильового опору вакууму, який й старих позначеннях був:

Z_{W0}={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}^{*}}}}=120\pi =376,9911184

Ом, тобто, практично ціле число 377 Ом. Сучасне значення цього опору дорівнює 376,730313 Ом, і теж визначається швидкістю світла у вакуумі.

Примітки

CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006. Committee on Data for Science and Technology (CODATA): See Table 1. NIST.
Magnetic constant. 2006 CODATA recommended values. NIST. Архів оригіналу за 27 червня 2013. Процитовано 8 серпня 2007.
Величина електричного струму (ампер). Історичний контекст створення СІ. NIST. Архів оригіналу за 27 червня 2013. Процитовано 11 серпня 2007.
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.
Paul M. S. Monk, Physical Chemistry: Understanding our Chemical World, John Wiley and Sons, 2004 online.
The B-field is considered more fundamental than the H-field; see B and H
Для позначення швидкості світла у вакуумі від 1983 року було рекомендовано застосовувати символ c. За ISO 31 рекомендовано застосовувати символ $c_{0}$ NIST Special Publication 330, Appendix 2, p. 45
SUNAMCO Commission (1987). Recommended values of the fundamental physical constants. Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics. с. p.54. Архів оригіналу за 15 жовтня 2009. Процитовано 17 лютого 2016.; (the IUPAP «Red book»).
Англійські слова «permittivity» та «permeability» українською перекладають як «проникність», тобто, їх не розрізняють.
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.
John David Jackson (1998). Classical electrodynamics (вид. Third Edition). New York: Wiley. с. p. 154. ISBN 047130932X.

Див. також

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[CODATA-1] CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006. Committee on Data for Science and Technology (CODATA): See Table 1. NIST.

[NIST-2] Magnetic constant. 2006 CODATA recommended values. NIST. Архів оригіналу за 27 червня 2013. Процитовано 8 серпня 2007.

[NIST_amp_hist-3] Величина електричного струму (ампер). Історичний контекст створення СІ. NIST. Архів оригіналу за 27 червня 2013. Процитовано 11 серпня 2007.

[Serway-4] 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.

[5] Paul M. S. Monk, Physical Chemistry: Understanding our Chemical World, John Wiley and Sons, 2004 online.

[6] The B-field is considered more fundamental than the H-field; see B and H

[7] Для позначення швидкості світла у вакуумі від 1983 року було рекомендовано застосовувати символ c. За ISO 31 рекомендовано застосовувати символ $c_{0}$ NIST Special Publication 330, Appendix 2, p. 45

[8] SUNAMCO Commission (1987). Recommended values of the fundamental physical constants. Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics. с. p.54. Архів оригіналу за 15 жовтня 2009. Процитовано 17 лютого 2016.; (the IUPAP «Red book»).

[9] Англійські слова «permittivity» та «permeability» українською перекладають як «проникність», тобто, їх не розрізняють.

[Servant-10] 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.

[Jackson-11] John David Jackson (1998). Classical electrodynamics (вид. Third Edition). New York: Wiley. с. p. 154. ISBN 047130932X.