Статкулон
статкулон | |
---|---|
Система единиц | Гауссиан , CGS-ESU |
Единица | электрический заряд |
Символ | Пт, statC, я |
Вывод | мужчина 1/2 ⋅cm |
Конверсии | |
1 Пт в ... | ... равно... |
Базовые единицы СГС | 1 см 3/2 ⋅g 1/2 ⋅s −1 |
СИ (нагрузка) | ≘ ~ 3.335 64 × 10 −10 С |
СИ (поток) | ≘ ~ 2.65 × 10 −11 С |
Франклин ( ( Fr ), статкулон ( statC ) или электростатическая единица заряда ( esu ) — это единица измерения электрического заряда, используемая в варианте электростатических единиц сантиметр-грамм-секунда CGS-ESU) и гауссовой системе единиц. Это производная единица, определяемая
То есть определяется так, что величина СГС-ЕСУ, константа пропорциональности в законе Кулона, является безразмерной величиной, равной 1.
Его можно преобразовать в соответствующую величину СИ, используя
В Международной системе единиц используется кулон в качестве единицы электрического заряда (Кл). Преобразование между единицами измерения кулонов и статистическими кулонами зависит от контекста. Наиболее распространенными контекстами являются [а] :
- Для электрического заряда : 1 C ≘ ~ 2 997 924 580 statC ≈ 3,00 × 10 9 статистика⇒ 1 статC ≘ ~ 3,335 64 × 10 −10 С.
- Для электрического потока (Φ D ): 1 C ≘ ~4π × 2 997 924 580 statC ≈ 3,77 × 10 10 статистика⇒ 1 статC ≘ ~ 2,65 × 10 −11 С.
Символ «≘» («соответствует») используется вместо «=", поскольку обе стороны не являются взаимозаменяемыми, как описано ниже . Число 2 997 924 580 ровно в 10 раз превышает числовое значение скорости света , выраженное в единицах метр/секунда. В контексте электрического потока единицы SI и CGS для поля электрического смещения ( D ) связаны соотношением:
из-за соотношения между метром и сантиметром . Кулон — это чрезвычайно большой заряд, редко встречающийся в электростатике, тогда как статкулон ближе к повседневным зарядам.
Определение и связь с базовыми единицами СКГ
[ редактировать ]Статкулон определяется так, что если два неподвижных сферически-симметричных объекта несут заряд 1 статС каждый и находятся на расстоянии 1 см друг от друга, сила взаимного электрического отталкивания будет равна 1 дин . Это отталкивание регулируется законом Кулона , который в системе СГС-Гаусса гласит: где F – сила, q Г
1 и q Г
2 — два заряда, а r — расстояние между зарядами. Выполняя размерный анализ по закону Кулона, размерность электрического заряда в СГС должна быть [масса] 1/2 [длина] 3/2 [время] −1 . (Это утверждение неверно в Международной системе величин, на которой основана СИ ; см. ниже.) Мы можем быть более конкретными в свете приведенного выше определения: Подставив F = 1 дин, q Г
1 = д Г
2 = 1 статС и r = 1 см, получаем:
как и ожидалось.
Размерное соотношение между статкулонов и кулонов
[ редактировать ]Этот раздел может содержать материалы, не относящиеся к теме статьи , и вместо этого его следует переместить в гауссовы единицы#Основные различия между гауссовскими единицами и единицами СИ . ( февраль 2013 г. ) |
Общая несовместимость
[ редактировать ]Закон Кулона в гауссовой системе единиц и СИ соответственно:
Поскольку ε 0 , диэлектрическая проницаемость вакуума , не является безразмерной, кулон не эквивалентен по размерам [массе] 1/2 [длина] 3/2 [время] −1 , в отличие от статкулона. На самом деле невозможно выразить кулон только через массу, длину и время.
Следовательно, уравнение преобразования типа «1 C = n statC» вводит в заблуждение: единицы измерения с обеих сторон не согласованы. Нельзя . свободно переключаться между кулонами и статкулонами в формуле или уравнении, как можно свободно переключаться между сантиметрами и метрами Однако можно найти соответствие между кулонами и статкулонами в разных контекстах. Как описано ниже, «1 С соответствует 3,00 × 10 9 statC » при описании заряда объектов. Другими словами, если физический объект имеет заряд 1 Кл, он также имеет заряд 3,00 × 10 9 статC . Аналогично, «1 С соответствует 3,77 × 10 10 statC " при описании потока поля электрического смещения .
В качестве единицы заряда
[ редактировать ]Статкулон определяется следующим образом: если каждый из двух неподвижных объектов несет заряд в 1 статК и находится на расстоянии 1 см друг от друга в вакууме, они будут электрически отталкивать друг друга с силой 1 дина . Из этого определения легко найти эквивалентный заряд в кулонах . Использование СИ уравнения
и установка F =1 дин=10 −5 Н и г = 1 см = 10 −2 m, а затем решая для q = q И
1 = д И
2 , результат
Следовательно, объект с зарядом CGS, равным 1 statC, имеет заряд примерно 3,34 × 10 −10 С.
Как единица электрического поля смещения или потока
[ редактировать ]Электрический поток (точнее, поток электрического поля смещения D ) имеет единицы заряда: statC в СГС и кулоны в СИ. Коэффициент преобразования можно получить из закона Гаусса : где Следовательно, коэффициент преобразования потока и коэффициент преобразования заряда различаются в соотношении 4 π :
Примечания
[ редактировать ]- ^ Что касается переопределения базовых единиц СИ в 2019 году , приведенное соответствие не является точным, хотя и очень близким.