อ่าน 7 นาที
หน่วยเกาส์เซียน
หน่วยเกาส์เซียนเป็น ระบบ หน่วยวัดแบบเมตริกระบบนี้เป็นระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในบรรดาระบบหน่วยหลายระบบที่อิงตามระบบหน่วยเซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS)
หน่วยเกาส์เซียน

หน่วยเกาส์เซียนเป็น ระบบ หน่วยวัดแบบเมตริกระบบนี้เป็นระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในบรรดาระบบหน่วยหลายระบบที่อิงตามระบบหน่วยเซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS) เรียกอีกอย่างว่าระบบหน่วยเกาส์เซียนหน่วยเกาส์เซียน-ซีจีเอสหรือมักเรียกสั้นๆ ว่าหน่วยซีจีเอส[ a ]คำว่า "หน่วยซีจีเอส" มีความกำกวม ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงหากเป็นไปได้ เนื่องจากมีซีจีเอสหลายรูปแบบ ซึ่งมีคำจำกัดความของปริมาณและหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขัดแย้งกัน
หน่วย SIมีบทบาทสำคัญในสาขาส่วนใหญ่ และยังคงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยลดความนิยมของหน่วย Gaussian ลง[ 1 ] [ b ]นอกจากนี้ยังมีระบบหน่วยทางเลือกอื่นๆ การแปลงระหว่างปริมาณในระบบ Gaussian และ SI ไม่ใช่การแปลงหน่วยโดยตรง เนื่องจากปริมาณเหล่านั้นถูกกำหนดแตกต่างกันในแต่ละระบบ ซึ่งหมายความว่าสมการที่แสดงกฎทางฟิสิกส์ของแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นสมการของแม็กซ์เวลล์จะเปลี่ยนแปลงไปตามระบบปริมาณที่ใช้ ตัวอย่างเช่น ปริมาณที่ไม่มีมิติในระบบหนึ่งอาจมีมิติในอีกระบบหนึ่ง
ระบบหน่วยทางเลือก
ระบบหน่วยเกาส์เซียนเป็นเพียงหนึ่งในหลายระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าภายใน CGS ระบบอื่นๆ ได้แก่ " หน่วยไฟฟ้าสถิต " " หน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า " และหน่วยเฮวิไซด์-ลอเรนซ์
ระบบหน่วยอื่นๆ บางระบบเรียกว่า " หน่วยธรรมชาติ " ซึ่งเป็นหมวดหมู่ที่รวมถึงหน่วยอะตอมหน่วยพลังค์และอื่นๆ
ระบบหน่วยสากล (SI) พร้อมด้วยระบบปริมาณสากล (ISQ) ที่เกี่ยวข้อง เป็นระบบหน่วยที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ในด้านวิศวกรรมและภาคปฏิบัติ SI เป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางและเป็นเช่นนั้นมานานหลายทศวรรษ[ 1 ]ในเอกสารทางเทคนิคและวิทยาศาสตร์ (เช่นฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและดาราศาสตร์ ) หน่วยเกาส์เซียนเป็นที่แพร่หลายจนกระทั่งถึงช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา แต่ปัจจุบันกำลังลดน้อยลงเรื่อยๆ[ 1 ] [ b ]โบรชัวร์ SI ฉบับที่ 8 กล่าวถึงระบบหน่วย CGS-Gaussian [ 2 ]แต่โบรชัวร์ SI ฉบับที่ 9 ไม่ได้กล่าวถึงระบบ CGS
หน่วยธรรมชาติอาจถูกนำมาใช้ในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและนามธรรมมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟิสิกส์อนุภาคและทฤษฎี สตริง
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ SI
ระบบหน่วยที่มีเหตุผล
ความแตกต่างประการหนึ่งระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ SI คือตัวประกอบ4π ในสูตรต่างๆ ที่เชื่อม โยงปริมาณที่กำหนดไว้ สำหรับหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า SI ซึ่งเรียกว่าหน่วยตรรกยะ [ 3 ] [ 4 ]สมการของแม็กซ์เวลล์ไม่มีตัวประกอบ 4π อย่างชัดเจนในสูตร ในขณะที่ กฎแรงกำลัง สองผกผัน – กฎของคูลอมบ์และกฎของบิโอต์-ซาวาร์ – มีตัวประกอบ4πต่อท้ายr²สำหรับหน่วยเกาส์เซียน ซึ่งเรียกว่าหน่วยไม่ตรรกยะ (และต่างจากหน่วยเฮวิไซด์-ลอเรนซ์ ) สถานการณ์จะกลับกัน: สมการของแม็กซ์เวลล์สองสมการมีตัวประกอบ4πในสูตร ในขณะที่กฎแรงกำลังสองผกผันทั้งสอง กฎของคูลอมบ์และกฎของบิโอต์-ซาวาร์ ไม่มีตัวประกอบ4πต่อท้ายr²ในตัวส่วน
(ค่า4πปรากฏขึ้นเนื่องจาก4πr²คือพื้นที่ผิวของทรงกลมที่มีรัศมีrซึ่งสะท้อนถึงรูปทรงเรขาคณิตของการจัดเรียง สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูบทความความสัมพันธ์ระหว่างกฎของเกาส์และกฎของคูลอมบ์และกฎกำลังสองผกผัน )
หน่วยของประจุ
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ ISQ อยู่ที่นิยามของปริมาณประจุ ในระบบ ISQ มิติฐานที่แยกต่างหากคือกระแสไฟฟ้า พร้อมหน่วย SI ที่เกี่ยวข้องคือแอมแปร์ซึ่งเชื่อมโยงกับปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ส่งผลให้หน่วยของประจุไฟฟ้า (1 คูลอมบ์ = 1 แอมแปร์ × 1 วินาที) เป็นปริมาณทางกายภาพที่ไม่สามารถแสดงได้โดยใช้หน่วยทางกลเพียงอย่างเดียว (กิโลกรัม เมตร วินาที) ในทางกลับกัน ในระบบเกาส์เซียน หน่วยของประจุไฟฟ้า ( สแตทคูลอมบ์ , statC) สามารถเขียนได้ทั้งหมดเป็นการรวมมิติของหน่วยฐานที่ไม่ใช่ไฟฟ้า (กรัม เซนติเมตร วินาที) ดังนี้:
ตัวอย่างเช่นกฎของคูลอมบ์ในหน่วยเกาส์เซียนไม่มีค่าคงที่ โดยที่Fคือแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าสองตัว และQ คือแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าสองตัวจี 1และคิวจี 2Q คือประจุสองตัวที่เรากำลังพิจารณา และrคือระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง ถ้าQ = 0จี 1และคิวจี 2ถ้า ค่า แสดงในหน่วย statCและค่า r แสดง ในหน่วยเซนติเมตรหน่วยของFที่สอดคล้องกับหน่วยเหล่านี้คือไดน์ (dyne )
กฎเดียวกันใน ISQ คือ: โดยที่ε 0คือค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าในสุญญากาศซึ่งเป็นปริมาณที่ไม่ใช่ค่าไร้มิติ: มันมีมิติ ( ประจุ ) 2 ( เวลา ) 2 ( มวล ) −1 ( ความยาว ) −3หากไม่มีε 0สมการจะไม่สอดคล้องกับมิติของปริมาณที่กำหนดไว้ใน ISQ ในขณะที่ปริมาณε 0ไม่ปรากฏในสมการเกาส์เซียน นี่เป็นตัวอย่างหนึ่งของการกำจัดค่าคงที่ทางฟิสิกส์ที่ มีมิติบางอย่างออกจากนิพจน์ของ กฎทางฟิสิกส์โดยการเลือกนิยามของปริมาณ ใน ISQ 1/ ε 0แปลงหรือปรับขนาดความหนาแน่นของฟลักซ์ไฟฟ้า D ไปเป็นสนามไฟฟ้า E ที่ สอดคล้องกัน (อย่างหลังมีมิติของแรงต่อประจุ ) ในขณะที่ในระบบเกาส์เซียน ความหนาแน่นของฟลักซ์ไฟฟ้าเป็นปริมาณเดียวกันกับความแรงของสนามไฟฟ้าในพื้นที่ว่างยกเว้นค่าคงที่ไร้มิติ
ในระบบเกาส์เซียนความเร็วแสงcปรากฏโดยตรงในสูตรแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นสมการของแม็กซ์เวลล์ (ดูด้านล่าง) ในขณะที่ในระบบ ISQ ความเร็ว แสง จะปรากฏผ่านผลคูณμ 0 ε 0 = 1/ c 2
หน่วยวัดสำหรับแม่เหล็ก
ในระบบเกาส์เซียน ซึ่งแตกต่างจาก ISQ สนามไฟฟ้าE Gและสนามแม่เหล็กB Gมีมิติเดียวกัน ซึ่งเท่ากับปัจจัยcระหว่างวิธีการ กำหนด Bในระบบหน่วยทั้งสอง นอกเหนือจากความแตกต่างอื่นๆ[ 3 ] (ปัจจัยเดียวกันนี้ใช้กับปริมาณแม่เหล็กอื่นๆ เช่นสนามแม่เหล็ก H และการทำให้เป็นแม่เหล็ก M )ตัวอย่างเช่น ในคลื่นแสงระนาบในสุญญากาศ | E G ( r , t ) | = | B G ( r , t ) |ในหน่วยเกาส์เซียน ในขณะที่| E I ( r , t ) | = c | B I ( r , t ) |ใน ISQ
การโพลาไรเซชัน, การทำให้เป็นแม่เหล็ก
นอกจากนี้ ยังมีความแตกต่างเพิ่มเติมระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ ISQ ในวิธีการกำหนดปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการโพลาไรเซชันและการทำให้เป็นแม่เหล็ก ประการหนึ่ง ในระบบเกาส์เซียน ปริมาณต่อไปนี้ ทั้งหมดมีมิติเดียวกัน: E G , D G , P G , B G , H GและM Gอีกประเด็นหนึ่งคือ ค่า ความไวต่อ ไฟฟ้าและแม่เหล็กของวัสดุนั้นไม่มีมิติทั้งในระบบเกาส์เซียนและระบบ ISQ แต่ค่าความไวต่อแม่เหล็กของวัสดุที่กำหนดจะมีค่าตัวเลขที่แตกต่างกันในสองระบบนี้ (สมการแสดงอยู่ด้านล่าง)
รายการสมการ
ส่วนนี้มีรายการสูตรพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแสดงทั้งในระบบเกาส์เซียนและระบบปริมาณสากล (ISQ)ชื่อสัญลักษณ์ส่วนใหญ่ไม่ได้ระบุไว้ สำหรับคำอธิบายและคำจำกัดความที่สมบูรณ์ โปรดคลิกไปที่บทความเฉพาะที่เกี่ยวข้องสำหรับแต่ละสมการ แผนการแปลงอย่างง่ายสำหรับใช้เมื่อไม่มีตารางสามารถพบได้ใน Garg (2012) [ 5 ] สูตรทั้งหมด ยกเว้นที่ระบุไว้เป็นอย่างอื่น มาจากเอกสารอ้างอิง[ 3 ]
สมการของแม็กซ์เวลล์
ต่อไปนี้คือสมการของแม็กซ์เวลล์ ทั้งในรูปแบบมหภาคและจุลภาค โดยจะแสดงเฉพาะ "รูปแบบเชิงอนุพันธ์" เท่านั้น ไม่ได้แสดง "รูปแบบเชิงปริพันธ์" หากต้องการรูปแบบเชิงปริพันธ์ ให้ใช้ทฤษฎีบทไดเวอร์เจนซ์หรือทฤษฎีบทเคลวิน-สโตกส์
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| กฎของเกาส์ (ระดับมหภาค) | ||
| กฎของเกาส์ (ระดับจุลภาค) | ||
| กฎของเกาส์สำหรับแม่เหล็ก | ||
| สมการแม็กซ์เวลล์-ฟาราเดย์( กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ ) | ||
| สมการแอมแปร์-แม็กซ์เวลล์ (ระดับมหภาค) | ||
| สมการแอมแปร์-แม็กซ์เวลล์ (ระดับจุลภาค) |
กฎพื้นฐานอื่นๆ
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| แรงลอเรนซ์ | ||
| กฎของคูลอมบ์ | ||
| สนามไฟฟ้าของประจุจุดนิ่ง | ||
| กฎของบิโอต์-ซาวาร์ต[ 6 ] | ||
| เวกเตอร์ Poynting (ระดับจุลภาค) |
วัสดุไดอิเล็กทริกและแม่เหล็ก
ด้านล่างนี้คือสูตรสำหรับสนามต่างๆ ในตัวกลางไดอิเล็กทริก เพื่อความง่าย ในที่นี้เราสมมติว่าตัวกลางเป็นเนื้อเดียวกัน เชิงเส้น ไอโซโทรปิก และไม่มีการกระจายตัว ดังนั้นค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าจึงเป็นค่าคงที่อย่างง่าย
| ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|
ที่ไหน
- Eและ Dคือสนามไฟฟ้าและสนามการกระจัดตามลำดับ
- Pคือความหนาแน่นของการโพลาไรเซชัน ;
- คือค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า ;
- คือค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าของสุญญากาศ (ใช้ในระบบ SI แต่ไม่มีความหมายในหน่วยเกาส์เซียน) และ
- คือ ค่าความ ไวต่อไฟฟ้า
ปริมาณและต่างก็ไม่มีมิติ และมีค่าตัวเลขเท่ากัน ในทางตรงกันข้าม ค่าความไวต่อสนามไฟฟ้าและต่างก็ไม่มีหน่วย แต่มีค่าตัวเลขต่างกันสำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน:
ต่อไปนี้คือสูตรสำหรับสนามต่างๆ ในตัวกลางแม่เหล็ก โดยยังคงสมมติว่าตัวกลางนั้นเป็นเนื้อเดียวกัน เป็นเชิงเส้น เป็นไอโซโทรปิก และไม่มีการกระจายตัว ดังนั้นค่าสภาพซึมผ่านจึงเป็นค่าคงที่อย่างง่าย
| ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|
ที่ไหน
- Bและ Hคือสนามแม่เหล็ก ;
- Mคือค่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ;
- คือค่าสภาพซึมผ่านของแม่เหล็ก ;
- คือค่าสภาพซึมผ่านของสุญญากาศ (ใช้ในระบบ SI แต่ไม่มีความหมายในหน่วยเกาส์เซียน) และ
- คือ ค่าความ ไวต่อสนามแม่เหล็ก
ปริมาณและต่างก็ไม่มีมิติ และมีค่าตัวเลขเท่ากัน ในทางตรงกันข้าม ค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กและต่างก็ไม่มีหน่วย แต่มีค่าตัวเลขต่างกันในสองระบบสำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน:
ศักย์เวกเตอร์และศักย์สเกลาร์
สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสามารถเขียนได้ในรูปของศักย์เวกเตอร์Aและศักย์สเกลาร์ϕดังนี้:
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| สนามไฟฟ้า | ||
| สนามแม่เหล็กB |
วงจรไฟฟ้า
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| การอนุรักษ์ประจุ | ||
| กฎของเลนซ์ | ||
| กฎของโอห์ม | ||
| ความจุ | ||
| ความเหนี่ยวนำ |
ที่ไหน
- Qคือประจุไฟฟ้า
- Iคือกระแสไฟฟ้า
- Vคือศักย์ไฟฟ้า
- Φคือฟลักซ์แม่เหล็ก
- Rคือความต้านทานไฟฟ้า
- Cคือค่าความจุ
- Lคือค่าความเหนี่ยวนำ
ค่าคงที่พื้นฐาน
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| อิมพีแดนซ์ของพื้นที่ว่าง | ||
| ค่าคงที่ทางไฟฟ้า | ||
| ค่าคงที่แม่เหล็ก | ||
| ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด | ||
| ควอนตัมฟลักซ์แม่เหล็ก | ||
| ควอนตัมการนำไฟฟ้า | ||
| รัศมีโบร์ | ||
| แม่เหล็กโบร์ |
ชื่อหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า
| ปริมาณ | เครื่องหมาย | หน่วย SI | หน่วยเกาส์เซียน(ในหน่วยพื้นฐาน) | ปัจจัยการแปลง |
|---|---|---|---|---|
| ประจุไฟฟ้า | q | ซี | Fr (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| กระแสไฟฟ้า | ฉัน | เอ | สถานะ (ซม. 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −2 ) | |
| ศักย์ไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้า | φ V | วี | statV (cm 1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| สนามไฟฟ้า | อี | วี / ม. | statV / ซม. (ซม. −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| สนามการกระจัดทางไฟฟ้า | ดี | C / m 2 | Fr / cm 2 (cm −1/2 g 1/2 s −1 ) | |
| โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า | พี | ซี ⋅ ม. | Fr ⋅ cm (cm 5/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| ฟลักซ์ไฟฟ้า[ c ] | Φ D | ซี | Fr (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า | ε | เอฟ / เอ็ม | ซม. /ซม. | |
| สนามแม่เหล็กB | บี | ที | G (cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| สนามแม่เหล็กH | ชม | เช้า | Oe (ซม. −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| โมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก | ม | เอ ⋅ ม2 | เอิร์ก / จี (ซม. 5/2 ⋅กรัม1/2 ⋅วินาที−1 ) | |
| ฟลักซ์แม่เหล็ก | Φ m | ดับเบิลยูบี | Mx (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | |
| การซึมผ่าน | μ | เอช / เอ็ม | ซม. /ซม. | |
| แรงเคลื่อนแม่เหล็ก | เอ | Gi (ซม. 1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 ) | ||
| ความต้านทานแม่เหล็ก | เอช−1 | Gi / Mx (cm −1 ) | ||
| ความต้านทาน | อาร์ | Ω | วินาที / เซนติเมตร | |
| ความต้านทาน | ρ | โอห์ม ⋅ ม. | ส | |
| ความจุ | ซี | เอฟ | ซม. | |
| ความเหนี่ยวนำ | แอล | ชม | s 2 / cm |
หมายเหตุ : ปริมาณในระบบ SI และเป็นไปตามเงื่อนไข .
ตัวประกอบการแปลงเขียนไว้ทั้งในรูปแบบสัญลักษณ์และตัวเลข ตัวประกอบการแปลงเชิงตัวเลขสามารถหาได้จากตัวประกอบการแปลงเชิงสัญลักษณ์โดยการวิเคราะห์มิติตัวอย่างเช่น แถวบนสุดระบุว่าซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการวิเคราะห์มิติ โดยการขยายและคูลอมบ์ (C) ในหน่วยฐาน SIและการขยายสแตทคูลอมบ์ (หรือแฟรงคลิน, Fr) ในหน่วยฐานเกาส์เซียน
อาจฟังดูแปลกที่ต้องวัดค่าความจุในหน่วยเซนติเมตร ตัวอย่างที่เข้าใจง่ายคือ ความจุหนึ่งเซนติเมตร คือความจุระหว่างทรงกลมรัศมี 1 เซนติเมตรในสุญญากาศกับระยะอนันต์
อีกหน่วยวัดที่น่าสนใจคือ การวัดค่าความต้านทานในหน่วยวินาที ตัวอย่างทางกายภาพคือตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานซึ่งมีฉนวนไฟฟ้าที่ "รั่ว" โดยมีค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าเท่ากับ 1 แต่มีค่าความต้านทานจำเพาะที่จำกัด หลังจากชาร์จประจุแล้ว ตัวเก็บประจุจะคายประจุเองตามเวลา เนื่องจากการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านฉนวนไฟฟ้า ถ้าค่าความต้านทานจำเพาะของฉนวนไฟฟ้าคือtวินาที ครึ่งชีวิตของการคายประจุจะอยู่ที่ประมาณ 0.05 tวินาที ผลลัพธ์นี้ไม่ขึ้นอยู่กับขนาด รูปร่าง และประจุของตัวเก็บประจุ ดังนั้นตัวอย่างนี้จึงแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างค่าความต้านทานและหน่วยเวลา
หน่วยที่มีมิติเท่ากัน
หน่วยจำนวนหนึ่งที่กำหนดโดยตารางมีชื่อที่แตกต่างกัน แต่ในความเป็นจริงแล้วมีมิติที่เทียบเท่ากัน กล่าวคือ มีการแสดงออกเดียวกันในแง่ของหน่วยพื้นฐาน cm, g, s (ซึ่งคล้ายคลึงกับความแตกต่างในระบบ SI ระหว่างนิวตัน-เมตรและจูล ) ชื่อที่แตกต่างกันช่วยหลีกเลี่ยงความกำกวมและความเข้าใจผิดเกี่ยวกับปริมาณทางกายภาพที่กำลังวัด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปริมาณ ทั้งหมดต่อไปนี้มีมิติที่เทียบเท่ากันในหน่วยเกาส์เซียน แต่ถึงกระนั้นก็ยังได้รับชื่อหน่วยที่แตกต่างกันดังนี้: [ 8 ]
| ปริมาณ | สัญลักษณ์เกาส์เซียน | ในหน่วยฐาน เกาส์เซียน | หน่วยวัด แบบเกาส์เซียน |
|---|---|---|---|
| สนามไฟฟ้า | อีจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | statV /cm |
| สนามการกระจัดทางไฟฟ้า | ดีจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | statC /cm 2 |
| ความหนาแน่นโพลาไรเซชัน | พีจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | statC /cm 2 |
| ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก | บีจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | จี |
| สนามแม่เหล็ก | เอชจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | โอ |
| การทำให้เป็นแม่เหล็ก | เอ็มจี | cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 | ไดน์ / เอ็มเอ็กซ์ |
หลักเกณฑ์ทั่วไปในการแปลสูตร
สูตรใดๆ ก็สามารถแปลงระหว่างหน่วยเกาส์เซียนและหน่วย SI ได้โดยใช้ตัวประกอบการแปลงเชิงสัญลักษณ์จากตารางที่ 1 ด้านบน
ตัวอย่างเช่นสนามไฟฟ้าของประจุจุดนิ่งมีสูตร ISQ โดยที่rคือระยะทาง และตัวยก " I " แสดงว่าสนามไฟฟ้าและประจุถูกกำหนดตาม ISQ หากเราต้องการให้สูตรใช้คำจำกัดความของสนามไฟฟ้าและประจุตามแบบเกาส์เซียนแทน เราจะดูความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้ได้จากตารางที่ 1 ซึ่งระบุว่า:
ดังนั้น หลังจากแทนค่าและทำให้ง่ายขึ้น เราจะได้สูตรระบบเกาส์เซียน ซึ่งเป็นสูตรระบบเกาส์เซียนที่ถูกต้อง ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้
เพื่อความสะดวก ตารางด้านล่างนี้ได้รวบรวมปัจจัยการแปลงเชิงสัญลักษณ์จากตารางที่ 1 ไว้แล้ว หากต้องการแปลงสูตรใดๆ จากระบบเกาส์เซียนเป็นระบบ SI โดยใช้ตารางนี้ ให้แทนที่สัญลักษณ์แต่ละตัวในคอลัมน์เกาส์เซียนด้วยนิพจน์ที่สอดคล้องกันในคอลัมน์ SI (หรือในทางกลับกันเพื่อแปลงไปอีกทาง) แทนที่ด้วย(หรือในทางกลับกัน) วิธีนี้จะสร้างสูตรเฉพาะใดๆ ที่ระบุไว้ในรายการด้านบน เช่น สมการของแม็กซ์เวลล์ รวมถึงสูตรอื่นๆ ที่ไม่ได้ระบุไว้ด้วย[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ d ]
| ชื่อ | ระบบเกาส์เซียน | ไอเอสคิว |
|---|---|---|
| สนามไฟฟ้าศักย์ไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้า | ||
| สนามการกระจัดทางไฟฟ้า | ||
| ประจุ , ความหนาแน่นของประจุ , กระแสไฟฟ้า , ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า , ความหนาแน่นของการโพลาไรเซชัน , โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า | ||
| สนามแม่เหล็กB , ฟลักซ์แม่เหล็ก , ศักย์เวกเตอร์แม่เหล็ก | ||
| สนามแม่เหล็กH , ศักย์สเกลาร์แม่เหล็ก , แรงเคลื่อนแม่เหล็ก | ||
| โมเมนต์แม่เหล็ก , การทำให้เป็นแม่เหล็ก , ความแข็งแรงของขั้วแม่เหล็ก | ||
| ค่าสภาพยอม ทางไฟฟ้า ค่าสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็ก | ||
| ความไวต่อไฟฟ้า ความ ไวต่อแม่เหล็ก | ||
| การนำไฟฟ้า , ค่าการนำไฟฟ้า , ความจุไฟฟ้า | ||
| ความต้านทานจำเพาะ , ความต้านทาน , ความ เหนี่ยวนำ , เมมริสแตนซ์ , อิมพีแดนซ์ | ||
| ความต้านทานแม่เหล็ก |
| ชื่อ | ไอเอสคิว | ระบบเกาส์เซียน |
|---|---|---|
| สนามไฟฟ้าศักย์ไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้า | ||
| สนามการกระจัดทางไฟฟ้า | ||
| ประจุ , ความหนาแน่นของประจุ , กระแสไฟฟ้า , ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า , ความหนาแน่นของการโพลาไรเซชัน , โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า | ||
| สนามแม่เหล็กB , ฟลักซ์แม่เหล็ก , ศักย์เวกเตอร์แม่เหล็ก | ||
| สนามแม่เหล็กH , ศักย์สเกลาร์แม่เหล็ก , แรงเคลื่อนแม่เหล็ก | ||
| โมเมนต์แม่เหล็ก , การทำให้เป็นแม่เหล็ก , ความแข็งแรงของขั้วแม่เหล็ก | ||
| ค่าสภาพยอม ทางไฟฟ้า ค่าสภาพซึมผ่านทางแม่เหล็ก | ||
| ความไวต่อไฟฟ้า ความ ไวต่อแม่เหล็ก | ||
| การนำไฟฟ้า , ค่าการนำไฟฟ้า , ความจุไฟฟ้า | ||
| ความต้านทานจำเพาะ , ความต้านทาน , ความ เหนี่ยวนำ , เมมริสแตนซ์ , อิมพีแดนซ์ | ||
| ความต้านทานแม่เหล็ก |
หลังจากใช้กฎของตารางและลดรูปสูตรที่ได้แล้ว ให้แทนที่ชุดค่าผสมทั้งหมด ด้วย
หมายเหตุ
- ^หนึ่งในตัวอย่างมากมายของการใช้คำว่า "หน่วย cgs" เพื่ออ้างถึงหน่วยเกาส์เซียนคือ:บันทึกการบรรยายจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
- ตัวอย่างเช่นตำราเรียนแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับระดับบัณฑิตศึกษาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเล่มหนึ่งคือClassical ElectrodynamicsโดยJD Jacksonฉบับพิมพ์ครั้งที่สองซึ่งตีพิมพ์ในปี 1975 ใช้หน่วยเกาส์เซียนเพียงอย่างเดียว แต่ฉบับพิมพ์ครั้งที่สามซึ่งตีพิมพ์ในปี 1998 ใช้หน่วย SI เป็นส่วนใหญ่ ในทำนองเดียวกันElectricity and Magnetismโดย Edward Purcell ก็เป็นตำราเรียนระดับปริญญาตรีที่ได้รับความนิยม ฉบับพิมพ์ครั้งที่สองซึ่งตีพิมพ์ในปี 1984 ใช้หน่วยเกาส์เซียน ในขณะที่ฉบับพิมพ์ครั้งที่สามซึ่งตีพิมพ์ในปี 2013 เปลี่ยนมาใช้หน่วย SI
- ^ปริมาณในที่นี้คือฟลักซ์ของสนามการกระจัด ( D ) ไม่ใช่สนามไฟฟ้า ( E )
- ^สำหรับตัวอย่างวิธีการใช้ตารางนี้ โปรดดูที่:หน่วยในไฟฟ้าและแม่เหล็กดูส่วน "การแปลงสูตรของเกาส์เซียนเป็นหน่วย SI" และข้อความที่ตามมา
ลิงก์ภายนอก
- รายการที่ครอบคลุมของชื่อหน่วยเกาส์เซียนและการแสดงออกของหน่วยเหล่านั้นในหน่วยพื้นฐาน
- วิวัฒนาการของหน่วยเกาส์เซียนเก็บถาวรเมื่อ 2016-01-09 ที่Wayback Machineโดย Dan Petru Danescu
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ หน่วยเกาส์เซียน
หน่วยเกาส์เซียนเป็น ระบบ หน่วยวัดแบบเมตริกระบบนี้เป็นระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในบรรดาระบบหน่วยหลายระบบที่อิงตามระบบหน่วยเซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS)
ระบบหน่วยทางเลือก
ระบบหน่วยเกาส์เซียนเป็นเพียงหนึ่งในหลายระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าภายใน CGS ระบบอื่นๆ ได้แก่ " หน่วยไฟฟ้าสถิต " " หน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า " และ หน่วยเฮวิไซด์-ลอเรน ซ์
ระบบหน่วยที่มีเหตุผล
ความแตกต่างประการหนึ่งระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ SI คือตัวประกอบ 4π ในสูตรต่างๆ ที่เชื่อม โยง ปริมาณที่กำหนดไว้ สำหรับหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า SI ซึ่งเรียกว่าหน่วย ตรรกยะ [ 3 ] [ 4 ] สมการของแม็กซ์เวลล์ ไม่มี ตัวประกอบ 4π อย่างชัดเจน ใน สูตร ในขณะที่ กฎแรงกำลัง...
หน่วยของประจุ
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างระบบเกาส์เซียนและระบบ ISQ อยู่ที่นิยามของปริมาณประจุ ในระบบ ISQ มิติฐานที่แยกต่างหากคือกระแสไฟฟ้า พร้อมหน่วย SI ที่เกี่ยวข้องคือ แอมแปร์ ซึ่งเชื่อมโยงกับปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ส่งผลให้หน่วยของประจุไฟฟ้า (1 คูลอมบ์ = 1 แอมแปร์ × 1...