Магнитная постоянная
Магнитная постоянная () — физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма в виде коэффициента пропорциональности при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц (СИ)[1].
Иногда называют магнитной проницаемостью вакуума. Вакуум как эталонная среда проницаемости, дающая магнитную постоянную, выбран по аналогии последней с электрической постоянной. Остальные среды обладают либо значительно большей магнитной проницаемостью (ферромагнетики), либо чуть большей (парамагнетики), либо чуть меньшей (диамагнетики), либо, при переходе в сверхпроводящее состояние — способны быть полностью непроницаемыми для магнитного поля. Измеряется в генри на метр (или в ньютонах на ампер в квадрате).
В материальных уравнениях, в вакууме, через магнитную проницаемость связаны вектор напряжённости магнитного поля H и вектор магнитной индукции B:
Через магнитную постоянную осуществляется связь между относительной и абсолютной магнитной проницаемостью.
Численное значение
[править | править код]До изменения СИ 2018—2019 годов
[править | править код]Численное значение магнитной постоянной вытекает из определения ампера, единицы силы электрического тока, являющегося одной из основных единиц СИ. Согласно определению, принятому IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году и действовавшему до 2019 года, «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10−7 ньютона»[2][3].
С другой стороны, сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи и , приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:
С учётом определения ампера из этого соотношения следует точное равенство:
Соответственно выполняется:
После изменений СИ 2018—2019 годов
[править | править код]С 2019 года вступили в силу изменения в СИ, включающие, в частности, переопределение ампера на основе фиксации численного значения элементарного заряда. Это привело к тому, что значение магнитной постоянной стало экспериментально определяемой величиной, хотя численно её значение осталось прежним с высокой точностью. Значение, рекомендованное CODATA[4]:
- μ0 = 1,25663706127(20) · 10−6 Н·А−2, или Гн·м−1.
Соответственно внесённым изменениям, приведённое выше точное равенство утратило свой статус, и теперь в наборе значений CODATA указано[5], что
- μ0 / (4π · 10−7) = 0,99999999987(16) Н/А2.
В системе СГС
[править | править код]В системе СГС магнитная постоянная как коэффициент, связывающий напряжённость и индукцию магнитного поля в вакууме, также может быть введена. При этом в различных вариантах системы СГС магнитная постоянная имеет разную размерность и значение. В частности, Гауссова система единиц и система СГСМ построены так, что магнитная постоянная равна 1, а в системе СГСЭ она равна .
См. также
[править | править код]Примечания
[править | править код]- ↑ Магнитная постоянная Архивная копия от 8 мая 2013 на Wayback Machine — статья в Физической энциклопедии
- ↑ Le Système international d’unités / The International System of Units : [арх. 3 мая 2019]. — 8th ed. — BIPM, 2006. — P. 23, 113. — ISBN 92-822-2213-6.
- ↑ ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. Дата обращения: 5 сентября 2012. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 года.
- ↑ CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants (англ.). Дата обращения: 10 мая 2024. Архивировано 10 мая 2024 года.
- ↑ Fundamental Physical Constants — Extensive Listing