กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

หน่วยเกาส์เซียน

หน่วยเกาส์เซียนเป็น ระบบ หน่วยวัดแบบเมตริกระบบนี้เป็นระบบหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในบรรดาระบบหน่วยหลายระบบที่อิงตามระบบหน่วยเซนติเมตร-กรัม-วินาที (CGS)

หน่วยเกาส์เซียน

คาร์ล ฟรีดริช เกาส์

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 สองผกผันกฎของคูลอมบ์และกฎของบิโอต์-ซาวาร์มีตัวประกอบต่อท้ายสำหรับหน่วยเกาส์เซียน ซึ่งเรียกว่าหน่วยไม่ตรรกยะ (และต่างจากหน่วยเฮวิไซด์-ลอเรนซ์ ) สถานการณ์จะกลับกัน: สมการของแม็กซ์เวลล์สองสมการมีตัวประกอบในสูตร ในขณะที่กฎแรงกำลังสองผกผันทั้งสอง กฎของคูลอมบ์และกฎของบิโอต์-ซาวาร์ ไม่มีตัวประกอบต่อท้ายในตัวส่วน

(ค่าปรากฏขึ้นเนื่องจาก4πr²คือพื้นที่ผิวของทรงกลมที่มีรัศมีrซึ่งสะท้อนถึงรูปทรงเรขาคณิตของการจัดเรียง 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:

1 statC =1 กรัม1/2 ⋅ซม. 3/2 ⋅วินาที−1 .

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

สมการของแม็กซ์เวลล์ในระบบเกาส์เซียนและ ISQ
ชื่อ ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว
กฎของเกาส์ (ระดับมหภาค)
กฎของเกาส์ (ระดับจุลภาค)
กฎของเกาส์สำหรับแม่เหล็ก
สมการแม็กซ์เวลล์-ฟาราเดย์( กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ )
สมการแอมแปร์-แม็กซ์เวลล์ (ระดับมหภาค)
สมการแอมแปร์-แม็กซ์เวลล์ (ระดับจุลภาค)

กฎพื้นฐานอื่นๆ

กฎแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ ในระบบเกาส์เซียนและ ISQ
ชื่อ ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว
แรงลอเรนซ์
กฎของคูลอมบ์
สนามไฟฟ้าของประจุจุดนิ่ง
กฎของบิโอต์-ซาวาร์ต[ 6 ]
เวกเตอร์ Poynting (ระดับจุลภาค)

วัสดุไดอิเล็กทริกและแม่เหล็ก

ด้านล่างนี้คือสูตรสำหรับสนามต่างๆ ในตัวกลางไดอิเล็กทริก เพื่อความง่าย ในที่นี้เราสมมติว่าตัวกลางเป็นเนื้อเดียวกัน เชิงเส้น ไอโซโทรปิก และไม่มีการกระจายตัว ดังนั้นค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าจึงเป็นค่าคงที่อย่างง่าย

สูตรสำหรับสนามในตัวกลางไดอิเล็กทริก
ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว

ที่ไหน

ปริมาณและต่างก็ไม่มีมิติ และมีค่าตัวเลขเท่ากัน ในทางตรงกันข้าม ค่าความไวต่อสนามไฟฟ้าและต่างก็ไม่มีหน่วย แต่มีค่าตัวเลขต่างกันสำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน:

ต่อไปนี้คือสูตรสำหรับสนามต่างๆ ในตัวกลางแม่เหล็ก โดยยังคงสมมติว่าตัวกลางนั้นเป็นเนื้อเดียวกัน เป็นเชิงเส้น เป็นไอโซโทรปิก และไม่มีการกระจายตัว ดังนั้นค่าสภาพซึมผ่านจึงเป็นค่าคงที่อย่างง่าย

นิพจน์สำหรับสนามในตัวกลางแม่เหล็ก
ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว

ที่ไหน

ปริมาณและต่างก็ไม่มีมิติ และมีค่าตัวเลขเท่ากัน ในทางตรงกันข้าม ค่าความไวต่อสนามแม่เหล็กและต่างก็ไม่มีหน่วย แต่มีค่าตัวเลขต่างกันในสองระบบสำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน:

ศักย์เวกเตอร์และศักย์สเกลาร์

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสามารถเขียนได้ในรูปของศักย์เวกเตอร์Aและศักย์สเกลาร์ϕดังนี้:

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบเกาส์เซียนและ ISQ
ชื่อ ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว
สนามไฟฟ้า
สนามแม่เหล็กB

วงจรไฟฟ้า

ค่าวงจรไฟฟ้าในระบบเกาส์เซียนและ ISQ
ชื่อ ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว
การอนุรักษ์ประจุ
กฎของเลนซ์
กฎของโอห์ม
ความจุ
ความเหนี่ยวนำ

ที่ไหน

ค่าคงที่พื้นฐาน

ค่าคงที่พื้นฐานในระบบเกาส์เซียนและ ISQ
ชื่อ ระบบเกาส์เซียน ไอเอสคิว
อิมพีแดนซ์ของพื้นที่ว่าง
ค่าคงที่ทางไฟฟ้า
ค่าคงที่แม่เหล็ก
ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด
ควอนตัมฟลักซ์แม่เหล็ก
ควอนตัมการนำไฟฟ้า
รัศมีโบร์
แม่เหล็กโบร์

ชื่อหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้า

ตารางที่ 1: หน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไปในระบบ SI เทียบกับระบบเกาส์เซียน[ 7 ]
ปริมาณ เครื่องหมาย หน่วย SI หน่วยเกาส์เซียน(ในหน่วยพื้นฐาน) ปัจจัยการแปลง
ประจุไฟฟ้าqซีFr (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
กระแสไฟฟ้าฉันเอสถานะ (ซม. 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −2 )
ศักย์ไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าφ VวีstatV (cm 1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
สนามไฟฟ้าอีวี / ม.statV / ซม. (ซม. −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
สนามการกระจัดทางไฟฟ้าดีC / m 2Fr / cm 2 (cm −1/2 g 1/2 s −1 )
โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าพีซีม.Frcm (cm 5/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
ฟลักซ์ไฟฟ้า[ c ]Φ DซีFr (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าεเอฟ / เอ็มซม. /ซม.
สนามแม่เหล็กBบีทีG (cm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
สนามแม่เหล็กHชมเช้าOe (ซม. −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
โมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กเอ2เอิร์ก / จี (ซม. 5/2 ⋅กรัม1/2 ⋅วินาที−1 )
ฟลักซ์แม่เหล็กΦ mดับเบิลยูบีMx (cm 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
การซึมผ่านμเอช / เอ็มซม. /ซม.
แรงเคลื่อนแม่เหล็กเอGi (ซม. 1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 )
ความต้านทานแม่เหล็กเอช−1Gi / Mx (cm −1 )
ความต้านทานอาร์Ωวินาที / เซนติเมตร
ความต้านทานρโอห์มม.
ความจุซีเอฟซม.
ความเหนี่ยวนำแอลชมs 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 ]

หน่วยที่มีมิติเท่ากัน
ปริมาณ สัญลักษณ์เกาส์เซียน ในหน่วยฐาน เกาส์เซียนหน่วยวัด แบบเกาส์เซียน
สนามไฟฟ้าอีจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1statV /cm
สนามการกระจัดทางไฟฟ้าดีจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1statC /cm 2
ความหนาแน่นโพลาไรเซชันพีจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1statC /cm 2
ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กบีจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1จี
สนามแม่เหล็กเอชจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1โอ
การทำให้เป็นแม่เหล็กเอ็มจีcm −1/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1ไดน์ / 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 ]

ตาราง 2A: กฎการแทนที่สำหรับการแปลงสูตรจาก Gaussian เป็น ISQ
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
ตาราง 2B: กฎการแทนที่สำหรับการแปลงสูตรจาก ISQ เป็น Gaussian
ชื่อ ไอเอสคิวระบบเกาส์เซียน
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

  1. ^หนึ่งในตัวอย่างมากมายของการใช้คำว่า "หน่วย cgs" เพื่ออ้างถึงหน่วยเกาส์เซียนคือ:บันทึกการบรรยายจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
  2. ตัวอย่างเช่นตำราเรียนแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับระดับบัณฑิตศึกษาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเล่มหนึ่งคือClassical ElectrodynamicsโดยJD Jacksonฉบับพิมพ์ครั้งที่สองซึ่งตีพิมพ์ในปี 1975 ใช้หน่วยเกาส์เซียนเพียงอย่างเดียว แต่ฉบับพิมพ์ครั้งที่สามซึ่งตีพิมพ์ในปี 1998 ใช้หน่วย SI เป็นส่วนใหญ่ ในทำนองเดียวกันElectricity and Magnetismโดย Edward Purcell ก็เป็นตำราเรียนระดับปริญญาตรีที่ได้รับความนิยม ฉบับพิมพ์ครั้งที่สองซึ่งตีพิมพ์ในปี 1984 ใช้หน่วยเกาส์เซียน ในขณะที่ฉบับพิมพ์ครั้งที่สามซึ่งตีพิมพ์ในปี 2013 เปลี่ยนมาใช้หน่วย SI
  3. ^ปริมาณในที่นี้คือฟลักซ์ของสนามการกระจัด ( D ) ไม่ใช่สนามไฟฟ้า ( E )
  4. ^สำหรับตัวอย่างวิธีการใช้ตารางนี้ โปรดดูที่:หน่วยในไฟฟ้าและแม่เหล็กดูส่วน "การแปลงสูตรของเกาส์เซียนเป็นหน่วย SI" และข้อความที่ตามมา
  • รายการที่ครอบคลุมของชื่อหน่วยเกาส์เซียนและการแสดงออกของหน่วยเหล่านั้นในหน่วยพื้นฐาน
  • วิวัฒนาการของหน่วยเกาส์เซียนเก็บถาวรเมื่อ 2016-01-09 ที่Wayback Machineโดย Dan Petru Danescu
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gaussian_units&oldid=1344485149 "

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...