Построение системы СГС в разделе электричества и магнетизма отличается от построения соответствующего раздела Международной системы единиц следующими особенностями:

а) в Международной системе в числе основных имеется электрическая единица - ампер. В системе СГС такой единицы нет. Производные электрические и магнитные единицы в этой системе выражаются только через три механические единицы - сантиметр, грамм, секунду;

б) электрическая и магнитная постоянные в системе СГС принимаются равными безразмерной единице связи с этим система СГС в разделе электромагнетизма утрачивает когерентность - в уравнениях электромагнетизма, содержащих одновременно электрические и магнитные величины, коэффициент пропорциональности отличен от единицы. Его пришлось принять в одних формулах равным Не, в других - где с - электродинамическая постоянная, равная скорости света в вакууме;

в) электрические и магнитные единицы системы СГС устанавливаются для нерационализованной формы уравнений электромагнитного поля;

г) в системе СГС формулы размерности электромагнитных величин содержат дробные показатели степени.

Систему СГС для раздела электричества и магнетизма иногда называют системой Гаусса, а также симметричной системой СГС. Однако ГОСТом эти названия не предусмотрены.

Многие производные электрические и магнитные единицы системы СГС не имеют собственных наименований. Условимся именовать все такие единицы одинаково - «единица СГС» с добавлением наименования соответствующей величины. Например, единица заряда СГС, единица напряженности электрического поля СГС и т. д. Условимся также обозначать все такие единицы одинаково: с добавлением в индексе символа соответствующей величины. Например, . В тех случаях, когда это

не может привести к недоразумениям, индекс у обозначения будем опускать, например «Q=3 ед. СГС», «L=5 ед. СГС» и т. д. Ясно, что в первом случае имеется в виду «3 единицы заряда», во втором - «5 единиц индуктивности».

До введения системы СГС (симметричной) действовали системы СГСЭ (система СГС электрическая) и система СГСМ (система СГС магнитная). При построении первой принималась равной единице электрическая постоянная при построении второй - магнитная постоянная

Система СГС (симметричная) является в некоторой степени комбинацией систем СГСЭ и СГСМ. Производные единицы системы СГС образуются следующим образом: в качестве единиц электрических величин взяты единицы системы СГСЭ, в качестве магнитных соответствующие единицы системы СГСМ. Система СГС в разделе электричества когерентна, так как во всех определяющих уравнениях электрических величин коэффициент пропорциональности равен единице Когерентность системы СГС нарушится при переходе к магнетизму (см. с. 178).

Единицы электростатических величин

Для получения производных единиц расположим формулы электростатики в ряд, удовлетворяющий следующим условиям:

1) первая формула в таком ряду должна содержать электрическую величину, которая выражается только через механические величины;

2) каждая последующая формула ряда должна определять величину, выраженную через механические и через такие электрические величины, которые уже получены предшествующими уравнениями ряда.

Пользуясь определяющими уравнениями, расположенными указанным способом, найдем производные единицы электрических величин.

Электрический заряд. Исходным уравнением для построения системы СГС является закон Кулона, определяющий силу взаимодействия точечных электрических зарядов находящихся на расстоянии

где е - диэлектрическая проницаемость среды, коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора

единиц величин. Если учесть, что электрическая постоянная принимается в системе СГС равной единице, то уравнение (19.1) примет вид

Положив здесь найдем формулу, определяющую силу взаимодействия двух одинаковых зарядов в вакууме:

Положив в этой формуле см, получим единицу электрического заряда:

Эта единица называется абсолютной электростатической единицей заряда или единицей заряда . Единица заряда СГС равна заряду, который взаимодействует с равным зарядом на расстоянии 1 см в вакууме с силой в 1 дин. Размерность заряда получим по формуле

Соотношение единицы заряда СГС с кулоном:

где числовое значение электродинамической постоянной, выраженное в сантиметрах в секунду.

Линейная плотность электрического заряда. Единицу линейной плотности заряда получим по формуле (9.2), положив в ней

Единица линейной плотности электрического заряда СГС равна плотности заряда, при которой заряд равномерно распределен по длине 1 см. Размерность линейной плотности:

Соотношение единицы линейной плотности заряда с кулоном на метр:

Поверхностная плотность электрического заряда. Положив в формуле получим единицу поверхностной плотности заряда:

Единица поверхностной плотности электрического заряда СГС равна поверхностной плотности, при которой заряд 1 СГСд равномерно распределен по поверхности площадью Размерность поверхностной плотности заряда:

Соотношение единицы поверхностной плотности СГС с кулоном на квадратный метр:

Пространственная (объемная) плотность электрического заряда. Положив в формуле получим единицу пространственной плотности заряда:

Единица пространственной (объемной) плотности электрического заряда СГС равна плотности заряда, при которой заряд, равномерно распределенный в пространстве объемом равен Размерность пространственной плотности заряда:

Соотношение единицы объемной плотности заряда системы СГС с кулоном на кубический метр:

Напряженность электрического поля. Единицу напряженности электрического поля получим, положив в формуле

Единица напряженности электрического поля СГС равна напряженности поля, в котором на заряд действует сила 1 дин. Размерность напряженности:

Соотношение с вольтом на метр:

Поток напряженности электрического поля. Положив в формуле получим единицу потока напряженности:

Единица потока напряженности электрического поля СГС равна потоку напряженности через плоскую поверхность площадью 1 см2, перпендикулярную линиям поля напряженностью 1 ед. СГС. Размерность потока напряженности

Соотношение 1 ед. с вольт-метром:

Электрический потенциал. Единицу электрического потенциала найдем, положив в формуле

Единица электрического потенциала СГС равна потенциалу однородного электрического поля, в котором точечный электрический заряд 1 ед. обладает потенциальной энергией 1 эрг. Размерность потенциала:

В этих единицах выражаются также напряжение и электродвижущая сила (см. с. 173).

Единицу потенциала можно определить также по формуле, выражающей связь между разностью потенциалов двух точек однородного электрического поля, находящихся на одной силовой линии на расстоянии друг от друга, и напряженностью этого поля:

Положив , получим

Единица электрического потенциала СГС равна разности потенциалов двух точек, находящихся на расстоянии 1 см на силовой линии однородного электрического поля напряженностью

Соотношение с вольтом:

Электрический момент диполя. Единицу электрического момента диполя найдем по формуле (9.17), положив в ней

Единица электрического момента диполя СГС равна моменту диполя, заряды которого, равные каждый расположены на расстоянии 1 см один от другого. Размерность электрического момента:

Соотношение с кулон-метром:

Поляризованность. Положив в формуле получим единицу поляризованности:

Единица поляризованности СГС равна поляризованности диэлектрика, при которой диэлектрик объемом имеет электрический момент Размерность

поляризованности:

Соотношение 1 ед. СГСР с кулоном на квадратный метр:

Абсолютная диэлектрическая восприимчивость. Положив в формуле получим единицу абсолютной диэлектрической восприимчивости:

Следовательно, абсолютная диэлектрическая восприимчивость выражается в системе СГС в безразмерных единицах.

Этот же результат получим, подставив в формулу (9.20) размерности поляризованности и напряженности электрического поля:

Обратим внимание на то, что в Международной системе единиц абсолютная диэлектрическая восприимчивость - величина размерная (см. с. 71).

Электрическое смещение. Единицу электрического смещения найдем по формуле (9.22):

Так как в системе СГС электрическая постоянная величина безразмерная, равная 1, то электрическое смещение выражается в тех же единицах и имеет ту же размерность, что и напряженность электрического поля, т. е.

В СИ напряженность электрического поля и электрическое смещение выражаются в различных единицах и имеют разную размерность.

Соотношение между и кулоном на квадратный метр:

Электрическая емкость. Положив в формуле получим единицу емкости:

Единица электрической емкости СГС равна емкости уединенного проводника, при которой электрический заряд создает на проводнике потенциал Емкостью обладает проводящий шарик радиусом 1 см. Размерность емкости

Иногда единицу емкости называют сантиметр (см). Однако официального признания это название не получило. Соотношение этой единицы с фарадой:

Объемная плотность энергии электрического поля. Единицу этой величины найдем, положив в формуле

Эрг на кубический сантиметр равен объемной плотности энергии, при которой в области электрического поля объемом содержится энергия 1 эрг. Размерность объемной плотности энергии:

Соотношение эрга на кубический сантиметр с джоулем на кубический метр:

Единицы величин электрического тока

Сила тока. Сила тока в системе СГС в отличие от величина производная. Под силой тока понимают величину, равную электрическому заряду протекающему через поперечное сечение проводника в единицу времени, т. е.

Положив найдем единицу силы тока:

Единица силы электрического тока СГС равна силе тока, при которой через поперечное сечение проводника за проходит электрический заряд Размерность силы тока:

Соотношение с ампером:

Плотность электрического тока. Единицу плотности тока получим, положив в формуле

Единица плотности электрического тока СГС равна плотности тока, при которой сила тока, равномерно распределенного по поперечному сечению проводника площадью равна Размерность плотности тока:

Соотношение с ампером на квадратный метр:

Электрическое напряжение. Положив в формуле получим единицу электрического

напряжения:

Единица электрического напряжения СГС равна напряжению на участке электрической цепи, при котором в участке проходит постоянный ток силой и затрачивается мощность Размерность электрического напряжения:

Соотношение с вольтом:

Электрическое сопротивление. Единицу сопротивления найдем по формуле (9.33), подставив в нее

Единица электрического сопротивления СГС равна сопротивлению участка электрической цепи, при котором постоянный ток силой вызывает падение напряжения . Размерность сопротивления

Соотношение с омом:

Удельное электрическое сопротивление. Положив в формуле см, найдем единицу удельного сопротивления:

Единица удельного электрического сопротивления СГС равна удельному сопротивлению вещества, при котором участок выполненной из этого вещества электрической цепи длиной 1 см и площадью поперечного сечения имеет сопротивление Размерность удельного

сопротивления

Соотношение между и ом-метром:

Электрическая проводимость. Единицу электрической проводимости получим, положив в формуле (9.36)

Единица электрической проводимости СГС равна проводимости участка электрической цепи сопротивлением . Размерность проводимости:

Соотношение с сименсом:

Удельная электрическая проводимость. Положив в формуле см, найдем единицу удельной электрической проводимости:

Единица удельной электрической проводимости СГС равна удельной проводимости вещества, при которой участок выполненной из этого вещества электрической цепи длиной 1 см и площадью поперечного сечения имеет электрическую проводимость Размерность удельной проводимости:

Соотношение между единицами удельной проводимости в системах СГС и СИ:

Подвижность носителей тока (ионов, электронов). Единицу подвижности найдем по формуле (9.40), положив в ней

Единица подвижности СГС равна подвижности, при которой ион (электрон) приобретает скорость 1 см/с при напряженности поля, равной Размерность подвижности

Соотношение между единицами подвижности в системах СГС и СИ:

Молярная концентрация (концентрация компонента В).

Единицу молярной концентрации найдем по формуле (9.49), положив в ней моль,

Моль на кубический сантиметр равен молярной концентрации вещества в растворе, при которой в объеме раствора содержится количество растворенного вещества 1 моль. Размерность молярной концентрации:

Соотношение единиц молярной концентрации в системах СГС и СИ:

Ионный эквивалент концентрации. Единицу ионного эквивалента концентрации найдем по формуле (9.50). Положив в этой формуле получим

Размерность ионного эквивалента концентрации:

Молярная электрическая проводимость. Единицу молярной электрической проводимости найдем по формуле (9.51), положив в ней :

Единица молярной электрической проводимости СГС равна молярной проводимости раствора, имеющего молярную концентрацию вещества с удельной проводимостью Размерность молярной электрической проводимости

Соотношение единиц молярной электрической проводимости в системах СГС и СИ:

Эквивалентная электрическая проводимость. Единицу эквивалентной электрической проводимости найдем, подставив в формулу (9.51а) :

Следовательно, эквивалентная электрическая проводимость выражается в тех же единицах и имеет ту же размерность, что и молярная электрическая проводимость.

Из сравнения формул (9.51) и (9.51а) следует, что численно эквивалентная проводимость в раз больше молярной проводимости.

Электрохимический эквивалент. Единицу электрохимического эквивалента найдем по формуле (9.52), положив в ней

Единица электрохимического эквивалента СГС равна электрохимическому эквиваленту вещества, которого выделяется на электроде при прохождении через электролит электрического заряда Размерность электрохимического эквивалента:

Абсолютная и относительная диэлектрические проницаемости, диэлектрическая восприимчивость, валентность, химический эквивалент - величины относительные и поэтому

выражаются в безразмерных единицах. Единицы температурного коэффициента сопротивления и коэффициента молизации такие же, как в СИ (см. с. 79 и 83).

Единицы величин магнетизма

Использовать в системе СГС определяющие уравнения магнитных величин в том виде, как они даны в § 9, нельзя. Дело в том, что формулы электромагнетизма, содержащие одновременно электрические и магнитные величины, в системе СГС отличаются от соответствующих формул Международной системы единиц. В правую часть таких формул (см. табл. 10) входит множитель или где с - электродинамическая постоянная. Она является переходным множителем от единицы силы тока системы СГСМ к единице силы тока системы СГСЭ:

Главной характеристикой магнитного поля является магнитная индукция. Поэтому с нее начнем построение системы СГС для магнитных величин.

Магнитная индукция. Для получения единицы магнитной индукции воспользуемся формулой (9.55). Введя в правую часть этой формулы множитель получим

Положив дин, см, найдем единицу магнитной индукции:

Эта единица называется гаусс (Гс). Гаусс равен индукции однородного магнитного поля, которое на отрезок длиной 1 см прямолинейного проводника с током силой действует с максимальной силой 1 дин. Размерность магнитной индукции:

Соотношение гаусса с тесла:

Магнитный поток. Положив в формуле найдем единицу магнитного потока:

Эта единица называется максвелл Максвелл равен магнитному потоку, создаваемому однородным магнитным полем индукцией в поперечном сечении площадью Размерность магнитного потока:

Соотношение максвелла с вебером:

В максвеллах выражается также потокесцепление (см. §9).

Магнитный момент электрического тока. Для получения единицы магнитного момента тока воспользуемся формулой (9.53), введя в правую часть ее множитель (см. также табл. 10):

Положив найдем единицу магнитного момента.

• была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
• Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.
• В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).
• Основные единицы : килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
• Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.
• можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.

История

• Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
• В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы измерения длины (метр) и для единицы измерения веса (килограмм).
• В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения - сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
• В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
• В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.
• В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
• В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества (моль).
• В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).

Исторические системы мер и единиц.

До введения международной системы единиц СИ применялись следующие системы единиц:

Система Гаусса.

Впервые понятие системы единиц физических величин было введено немецким математиком К. Гауссом (1832). Идея Гаусса состояла в следующем. Сначала выбирается несколько величин, не зависящих друг от друга. Величины эти называют основными, а их единицы - основными единицами системы единиц . Основные величины выбираются так, чтобы, пользуясь формулами, выражающими связь между физическими величинами, можно было образовать единицы других величин. Единицы, полученные с помощью формул и выраженные через основные единицы, Гаусс назвал производными единицами. Пользуясь своей идеей, Гаусс построил систему единиц магнитных величин. Основными единицами этой системы Гаусса были выбраны: миллиметр - единица длины, секунда - единица времени. Идеи Гаусса оказались весьма плодотворными. Все последующие системы единиц строились на предложенных им принципах LMT = Length Mass Time = Длина Масса Время.

• Система СГС (CGS units)

  • Система СГС построена на основе системы величин LMT. Основные единицы системы СГС: сантиметр - единица длины, грамм - единица массы, секунда - единица времени. В системе СГС с использованием указанных трех основных единиц установлены производные единицы механических и акустических величин. С использованием единицы термодинамической температуры - кельвина - и единицы силы света - канделы - система СГС распространяется на область тепловых и оптических величин.

• Система МКС. (MKS units)

  • Основные единицы системы МКС : метр - единица длины, килограмм - единица массы, секунда - единица времени. Так же как и система СГС, система МКС построена на основе системы величин LMT. Эта система единиц была предложена в 1901 г. итальянским инженером Джорджи и содержала кроме основных производные единицы механических и акустических величин. Путем добавления в качестве основных единицы термодинамической температуры - кельвина - и силы света - канделы - систему МКС можно было распространить на область тепловых и световых величин.

• Система МТС.

  • Система единиц МТС (MTS units system) построена на основе системы величин LMT. Основные единицы системы: метр - единица длины, тонна - единица массы, секунда - единица времени. Система МТС была разработана во Франции и узаконена ее правительством в 1919 г. Система МТС была принята и в СССР и в соответствии с государственным стандартом применялась более 20 лет (1933 - 1955). Единица массы этой системы - тонна - по своему размеру оказалась удобной в ряде отраслей производства, имеющих дело со сравнительно большими массами. Система МТС имела и ряд других преимуществ. Во-первых, числовые значения плотности вещества при выражении ее в системе МТС совпадали с числовыми значениями этой величины при выражении ее в системе СГС (например в системе СГС плотность железа 7,8 г/см3, в системе МТС - 7,8 т/м3). Во-вторых, единица работы системы МТС - килоджоуль - имела простое соотношение с единицей работы системы МКС (1 кДж = 1000 Дж). Но размеры единиц подавляющего большинства производных величин в этой системе оказались неудобными на практике. В СССР система МТС была отменена в 1955 г.

• Система МКГСС (MKGSS, metre-kilogram-force-second system of units)

  • Система единиц МКГСС построена на основе системы величин LFT. Основные единицы ее: метр - единица длины, килограмм-сила - единица силы, секунда - единица времени. Килограмм-сила - сила, равная весу тела массой 1 кг при нормальном ускорении свободного падения g 0 = 9,80665 м/с2. Эта единица силы, а также некоторые производные единицы системы МКГСС оказались удобными при применении их в технике. Поэтому система получила широкое распространение в механике, теплотехнике и ряде других отраслей производства. Основной недостаток системы МКГСС - весьма ограниченные ее возможности применения в физике. Существенным недостатком системы МКГСС является также то, что единица массы в этой системе не имеет простого десятичного соотношения с единицами массы других систем. С введением Международной системы единиц система МКГСС утратила свое значение.

• Системы единиц электромагнитных величин.

• Системы единиц электромагнитных величин. Известны два способа построения систем электрических и магнитных величин на основе системы СГС: на трех основных единицах (сантиметр, грамм, секунда) и на четырех основных единицах (сантиметр, грамм, секунда и одна единица электрической или магнитной величины). Первым способом, то есть с использованием трех основных единиц на основе системы СГС, получены три системы единиц: электростатическая система единиц (система СГСЭ), электромагнитная система единиц (система СГСМ), симметричная система единиц (система СГС). Рассмотрим эти системы.

• Система СГСЭ (ES, E.S., e.s. units)

  • Электростатическая система единиц (система СГСЭ).При построении этой системы первой производной электрической единицей вводится единица электрического заряда с использованием закона Кулона в качестве определяющего уравнения. При этом абсолютная диэлектрическая проницаемость рассматривается безразмерной электрической величиной. Как следствие этого, в некоторых уравнениях, связывающих электромагнитные величины, появляется в явном виде корень квадратный из скорости света в вакууме.

• Система СГСМ (EM, E.M., e.m. units)

  • Электромагнитная система единиц (система СГСМ).При построении этой системы первой производной электрической единицей вводится единица силы тока с использованием закона Ампера в качестве определяющего уравнения. При этом абсолютная магнитная проницаемость рассматривается безразмерной электрической величиной. В связи с этим, в некоторых уравнениях, связывающих электромагнитные величины, появляется в явном виде корень квадратный из скорости света в вакууме.

• Система СГС (CGS units)

  • Симметричная система единиц (система СГС). Эта система является совокупностью систем СГСЭ и СГСМ. В системе СГС в качестве единиц электрических величин используются единицы системы СГСЭ, а в качестве единиц магнитных величин - единицы системы СГСМ. В результате комбинации двух систем в некоторых уравнениях, связывающих электрические и магнитные величины, появляется в явном виде корень квадратный из скорости света в вакууме.

СГС (сантиметр-грамм-секунда) - система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название - абсолютная физическая система единиц.

В рамках СГС существуют три независимые размерности (длина, масса и время), все остальные сводятся к ним путём умножения, деления и возведения в степень (возможно, дробную). Кроме трёх основных единиц измерения - сантиметра, грамма и секунды, в СГС существует ряд дополнительных единиц измерения, которые являются производными от основных. Некоторые физические константы получаются безразмерными. Есть несколько вариантов СГС, отличающихся выбором электрических и магнитных единиц измерения и величиной констант в различных законах электромагнетизма (СГСЭ, СГСМ, Гауссова система единиц). СГС отличается от СИ не только выбором конкретных единиц измерения. Из-за того, что в СИ были дополнительно введены основные единицы для электромагнитных физических величин, которых не было в СГС, некоторые единицы имеют другие размерности. Из-за этого некоторые физические законы в этих системах записываются по-разному (например, закон Кулона). Отличие заключается в коэффициентах, большинство из которых - размерные. Поэтому, если в формулы, записанные в СГС, просто подставить единицы измерения СИ, то будут получены неправильные результаты. Это же относится и к разным разновидностям СГС - в СГСЭ, СГСМ и Гауссовой системе единиц одни и те же формулы могут записываться по-разному.

В формулах СГС отсутствуют нефизические коэффициенты, необходимые в СИ (например, электрическая постоянная в законе Кулона), и, в Гауссовой разновидности, все четыре вектора электрических и магнитных полей E, D, B и H имеют одинаковые размерности, в соответствии с их физическим смыслом, поэтому СГС считается более удобной для теоретических исследований.

В научных работах, как правило, выбор той или иной системы определяется более преемственностью обозначений и прозрачностью физического смысла, чем удобством измерений.

История

Система мер, основанная на сантиметре, грамме и секунде, была предложена немецким ученым Гауссом в 1832. В 1874 Максвелл и Томсон усовершенствовали систему, добавив в неё электромагнитные единицы измерения.

Величины многих единиц системы СГС были признаны неудобными для практического использования, и вскоре она была заменена системой, основанной на метре, килограмме и секунде (МКС). СГС продолжали использовать параллельно с МКС, в основном в научных исследованиях.

После принятия в 1960 системы СИ СГС почти вышла из употребления в инженерных приложениях, однако продолжает широко использоваться, например, в теоретической физике и астрофизике из-за более простого вида законов электромагнетизма.

Из трёх дополнительных систем наибольшее распространение получила система СГС симметричная.

Некоторые единицы измерения

• - см/с;
• - см/с² ;
• - , г·см/с² ;
• энергия - эрг , г·см² /с² ;
• - эрг/с, г·см² /с² ;
• - дина/см² , г/(см·с²);
• - , г/(см·с);
• - , см² /с;
• - (СГСМ, гауссова система);

В таблице даны наименования, условные обозначения и размерности наиболее употребительных единиц в системе СИ. Для перехода к другим системам - СГСЭ и СГСМ - в последних столбцах приведены соотношения между единицами этих систем и соответствующими единицами системы СИ.

Для механических величин системы СГСЭ и СГСМ полностью совпадают, основными единицами здесь являются сантиметр, грамм и секунда.

Различие в системах СГС имеет место для электрических величин. Это обусловлено тем, что в качестве четвертой основной единицы в СГСЭ принята электрическая проницаемость пустоты (ε 0 =1), а в СГСМ - магнитная проницаемость пустоты (μ 0 =1).

В системе Гаусса основными единицами являются сантиметр, грамм и секунда, ε 0 =1 и μ 0 =1 (для вакуума). В этой системе электрические величины измеряются в СГСЭ, магнитные - в СГСМ.

Величина	Наименование	Размерность	Обозн.	Содержит единиц систем СГС
				СГСЭ	СГСМ
Основные единицы
Длина	метр	м	м	10 2 cм
Масса	килограмм	кг	кг	10 3 г
Время	секунда	сек	сек	1сек
Сила тока	ампер	А	А	3×10 9	10 -1
Температура	Кельвин	К	К	-	-
	градус Цельсия	°C	°C	-	-
Сила света	кандела	кд	кд	-	-
Механические единицы
Количество электричества	кулон		Кл	3×10 9	10 -1
Напряжение, ЭДС	вольт		В		10 8
Напряженность электрического поля	вольт на метр				10 8
Электроемкость	фарада		Ф	9×10 11 см	10 -9
Электрическое сопротивление	ом		Ом		10 9
Удельное сопротивление	ом-метр				10 11
Диэлектрическая проницаемость	фарада на метр
Магнитные единицы
Напряженность магнитного поля	ампер на метр
Магнитная индукция	тесла		Тл		10 4 Гс
Магнитный поток	вебер		Вб		10 8 Мкс
Индуктивность	генри		Гн		10 8 см
Магнитная проницаемость	генри на метр
Оптические единицы
Телесный угол	стерадиан	стер	стер	-	-
Световой поток	люмен		лм	-	-
Яркость	нит		нт	-	-
Освещенность	люкс		лк	-	-

Некоторые определения

Сила электрического тока - сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу, равную 2×10 -7 Н на каждый метр длины.
Кельвин - единица измерения температуры, равная 1/273 части интервала от абсолютного нуля температур до температуры таяния льда.
Кандела (свеча) - сила света, испускаемого с площади 1/600000м 2 сечения полного излучателя, в перпендикулярном этому сечению направлении, при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 1011325Па.
Ньютон - сила, которая телу массой 1кг сообщает ускорение 1м/с 2 в направление ее действия.
Паскаль - давление, вызываемое силой в 1Н, равномерно распределенной по поверхности площадью 1м 2 .
Джоуль - работа силы 1Н при перемещении ею тела на расстоянии 1м в направлении ее действия.
Ватт - мощность, при которой за 1сек совершается работа, равная 1Дж.
Кулон - количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в течение 1сек при токе силой 1А.
Вольт - напряжение на участке электрической цепи с постоянным током силой 1А, в котором затрачивается мощность 1Вт.
Вольт на метр - напряженность однородного электрического поля, при которой между точками, находящимися на расстоянии 1м вдоль линии напряженности поля, создается разность потенциалов 1В.
Ом - сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1А возникает напряжение 1В.
Ом-метр - электрическое сопротивление проводника, при котором цилиндрический прямолинейный проводник площадью сечения 1м 2 и длиной 1м имеет сопротивление 1Ом.
Фарада - емкость конденсатора, между обкладками которого при заряде 1Кл возникает напряжение 1В.
Ампер на метр - напряженность магнитного поля в центре длинного соленоида с n витками на каждый метр длины, по которым проходит ток силой А/n.
Вебер - магнитный поток, при убывании которого до нуля в контуре, сцепленном с этим потоком, сопротивлением 1Ом проходит количество электричества 1Кл.
Генри - индуктивность контура, с которым при силе постоянного тока в нем 1А сцепляется магнитный поток 1Вб.
Тесла - магнитная индукция, при которой магнитный поток сквозь поперечное сечение площадью 1м 2 равен 1Вб.
Генри на метр - абсолютная магнитная проницаемость среды, в которой при напряженности магнитного поля 1А/м создается магнитная индукция 1Гн.
Стерадиан - телесный угол, вершина которого расположена в центре сферы и который вырезает на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Люмен - произведение силы света источника на телесный угол, в который посылается световой поток.

Некоторые внесистемные единицы

Величина	Единица измерения		Значение в единицах СИ
	наименование	обозначение
Сила	килограмм-сила стен	сн	10Н
Давление и механическое напряжение	техническая атмосфера	ат	98066,5Па
	килограмм-сила на квадратный сантиметр	кгс/см 2
	физическая атмосфера	атм	101325Па
	миллиметр водяного столба	мм вод. ст.	9,80665Па
	миллиметр ртутного столба	мм рт. ст.	133,322Па
Работа и энергия	килограмм-сила-метр	кгс×м	9,80665Дж
	киловатт-час	кВт×ч	3,6×10 6 Дж
Мощность	килограмм-сила-метр в секунду	кгс×м/с	9,80665Вт
	лошадиная сила	л.с.	735,499Вт

Интересный факт. Понятие лошадиная сила ввел отец известного ученого-физика Ватта. Ватт-отец был инженером-конструктором паровых машин, и ему было жизненно необходимо убедить владельцев шахт покупать его машины вместо тягловых лошадей. Чтобы хозяева шахт могли посчитать выгоду, Ватт придумал термин лошадиная сила для определения мощности паровых машин. Одна л.с. по Ватту - это 500 фунтов груза, которые лошадь могла тянуть весь рабочий день. Так что одна лошадиная сила - это способность тянуть телегу с 227кг груза в течении 12 часового рабочего дня. Паровые машины, продаваемые Ваттом, имели всего несколько лошадиных сил.

Приставки и множители для образования десятичных кратных и дольных единиц

Приставка	Обозначение		Множитель, на который умножаются единицы системы СИ
	отечественное	международное
Мега	М	М	10 6
Кило	к	k	10 3
Гекто	г	h	10 2
Дека	да	da	10
Деци	д	d	10 -1
Санти	с	c	10 -2
Милли	м	m	10 -3
Микро	мк	µ	10 -6
Нано	н	n	10 -9
Пико	п	p	10 -12

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 кулон [Кл] = 2997924579,99957 СГСЭ-единица заряда [СГСЭ-единица заряда]

Исходная величина

Преобразованная величина

кулон мегакулон килокулон милликулон микрокулон нанокулон пикокулон абкулон единица заряда СГСМ статкулон СГСЭ-единица заряда франклин ампер-час миллиампер-час ампер-минута ампер-секунда фарадей (единица заряда) элементарный электрический заряд

Микрофоны и их технические характеристики

Подробнее об электрическом заряде

Общие сведения

Как ни удивительно, но мы сталкиваемся со статическим электричеством ежедневно - когда гладим любимую кошку, расчесываем волосы или натягиваем свитер из синтетики. Так мы сами поневоле становимся генераторами статического электричества. Мы буквально купаемся в нём, ведь мы живем в сильном электростатическом поле Земли. Это поле возникает из-за того, что её окружает ионосфера, верхний слой атмосферы - электропроводящий слой. Ионосфера образовалась под действием космического излучения и имеет свой заряд. Занимаясь обыденными делами вроде разогрева пищи, мы совершенно не задумываемся о том, что пользуемся статическим электричеством, повернув кран подачи газа на горелке с автоподжигом или поднеся к ней электрозажигалку.

Примеры статического электричества

Мы с детства инстинктивно боимся грома, хотя сам по себе он абсолютно безопасен - просто акустическое следствие грозного удара молнии, которая и вызвана атмосферным статическим электричеством. Моряки времён парусного флота впадали в священный трепет, наблюдая огоньки святого Эльма на своих мачтах, которые тоже являются проявлением атмосферного статического электричества. Люди наделяли верховных богов древних религий неотъемлемым атрибутом в виде молний, будь то греческий Зевс, римский Юпитер, скандинавский Тор или Перун русичей.

С тех пор, как люди впервые начали интересоваться электричеством, прошли века, и мы даже порой не подозреваем, что учёные, сделав из изучения статического электричества глубокомысленные выводы, спасают нас от ужасов пожаров и взрывов. Мы укротили электростатику, нацелив в небо пики громоотводов и снабдив бензовозы заземляющими устройствами, позволяющими электростатическим зарядам безопасно уходить в землю. И, тем не менее, статическое электричество продолжает хулиганить, создавая помехи приёму радиосигналов - ведь на Земле одновременно бушует до 2000 гроз, которые ежесекундно генерируют до 50 разрядов молний.

Исследованием статического электричества люди занимались с незапамятных времён; даже термину «электрон» мы обязаны древним грекам, хотя они подразумевали под этим несколько иное - так они называли янтарь, который прекрасно электризовался при трении (др. - греч. ἤλεκτρον - янтарь). К сожалению, наука о статическом электричестве не обошлась без жертв - российский учёный Георг Вильгельм Рихман во время проведения эксперимента был убит разрядом молнии, которая является наиболее грозным проявлением атмосферного статического электричества.

Статическое электричество и погода

В первом приближении, механизм образования зарядов грозового облака во многом сходен с механизмом электризации расчёски - в нём точно так же происходит электризация трением. Льдинки, образуясь из мелких капелек воды, охлаждённой из-за переноса восходящими потоками воздуха в верхнюю, более холодную, часть облака, сталкиваются между собой. Более крупные льдинки заряжаются при этом отрицательно, а меньшие - положительно. Из-за разницы в весе происходит перераспределение льдинок в облаке: крупные, более тяжёлые, опускаются в нижнюю часть облака, а более лёгкие льдинки меньшего размера собираются в верхней части грозового облака. Хотя всё облако в целом остаётся нейтральным, нижняя часть облака получает отрицательный заряд, а верхняя - положительный.

Подобно наэлектризованной расческе, притягивающей воздушный шарик из-за индуцирования на его ближней к расческе стороне противоположного заряда, грозовое облако индуцирует на поверхности Земли положительный заряд. По мере развития грозового облака, заряды увеличиваются, при этом растёт напряжённость поля между ними, и, когда напряжённость поля превысит критическое значение для данных погодных условий, происходит электрический пробой воздуха - разряд молнии.

Человечество обязано Бенджамину Франклину - впоследствии президенту Высшего исполнительного совета Пенсильвании и первому Генеральному почтмейстеру США - за изобретение громоотвода (точнее было бы назвать его молниеотводом), навсегда избавившего население Земли от пожаров, вызываемых попаданием молний в здания. Кстати, Франклин не стал патентовать своё изобретение, сделав его доступным для всего человечества.

Не всегда молнии несли только разрушения - уральские рудознатцы определяли расположение железных и медных руд именно по частоте ударов молний в определённые точки местности.

В числе учёных, посвятивших своё время исследованию явлений электростатики, необходимо упомянуть англичанина Майкла Фарадея, впоследствии одного из основателей электродинамики, и голландца Питера ван Мушенбрука, изобретателя прототипа электрического конденсатора - знаменитой лейденской банки.

Наблюдая за гонками DTM, IndyCar или Formula 1, мы даже не подозреваем, что механики зазывают пилотов для смены резины на дождевую, опираясь на данные метеорологических РЛС. А эти данные, в свою очередь, основаны именно на электрических характеристиках подступающих грозовых облаков.

Статическое электричество - наш друг и враг одновременно: его недолюбливают радиоинженеры, натягивая заземляющие браслеты при ремонте сгоревших плат в результате удара поблизости молнии - при этом, как правило, выходят из строя входные каскады оборудования. При неисправном заземляющем оборудовании оно может стать причиной тяжёлых техногенных катастроф с трагическими последствиями - пожаров и взрывов целых заводов.

Статическое электричество в медицине

Тем не менее, оно приходит на помощь людям при нарушениях сердечного ритма, вызванных хаотическими судорожными сокращениями сердца больного. Его нормальная работа восстанавливается пропусканием небольшого электростатического разряда при помощи прибора, называемого дефибриллятором. Сцена возвращения пациента с того света с помощью дефибриллятора является своего рода классикой для кино определённого жанра. При этом следует отметить, что в кино традиционно показывают монитор с отсутствующим сигналом сердцебиения и зловещей прямой линией, хотя на самом деле применение дефибриллятора не помогает, если сердце пациента остановилось.

Другие примеры

Нелишне будет вспомнить о необходимости металлизации самолетов для защиты от статического электричества, то есть, соединения всех металлических частей самолета, включая двигатель, в одну электрически целостную конструкцию. На законцовках всего оперения самолета устанавливают статические разрядники для стекания статического электричества, накапливающегося во время полета вследствие трения воздуха о корпус самолета. Эти меры необходимы для защиты от помех, возникающих при разряде статического электричества, и обеспечения надежной работы бортового электронного оборудования.

Электростатика играет определённую роль в знакомстве учеников с разделом «Электричество» - более эффектных опытов, пожалуй, не знает ни один из разделов физики - тут тебе и волосы, вставшие дыбом, и погоня воздушного шарика за расческой, и таинственное свечение люминесцентных ламп безо всякого подключения проводов! А ведь этот эффект свечения газонаполненных приборов спасает жизни электромонтёрам, имеющих дело с высоким напряжением в современных линиях электропередач и распределительных сетях.

И самое главное, учёные пришли к выводу, что статическому электричеству, точнее его разрядам в виде молний, мы, вероятно, обязаны появлению жизни на Земле. В ходе экспериментов в середине прошлого века, с пропусканием электрических разрядов через смесь газов, близкую по составу к первичному составу атмосферы Земли, была получена одна из аминокислот, которая является «кирпичиком» нашей жизни.

Для укрощения электростатики очень важно знать разность потенциалов или электрическое напряжение, для измерения которого придуманы приборы, называемые вольтметрами. Ввел понятие электрического напряжения итальянский учёный 19-го века Алессандро Вольта, по имени которого и названа эта единица. В своё время для измерения электростатического напряжения использовались гальванометры, названные по имени соотечественника Вольта Луиджи Гальвани. К сожалению, эти приборы электродинамического типа вносили искажения в измерения.

Изучение статического электричества

К систематическому изучению природы электростатики учёные приступили со времён работ французского учёного 18-го века Шарля Огюстена де Кулона. В частности, он ввёл понятие электрического заряда и открыл закон взаимодействия зарядов. По его имени названа единица измерения количества электричества - кулон (Кл). Правда, ради исторической справедливости, надо заметить, что годами ранее этим занимался английский учёный лорд Генри Кавендиш; к сожалению, он писал в стол и его работы были опубликованы наследниками лишь спустя 100 лет.

Работы предшественников, посвященные законам электрических взаимодействий, дали возможность физикам Джорджу Грину, Карлу Фридриху Гауссу и Симеону Дени Пуассону создать изящную в математическом отношении теорию, которой мы пользуемся до сих пор. Главным принципом в электростатике является постулат об электроне - элементарной частице, входящей в состав любого атома и легко отделяющейся от него под воздействием внешних сил. Помимо этого, действуют постулаты об отталкивании одноимённых зарядов и притягивании разноимённых.

Измерение электричества

Одним из первых измерительных приборов явился простейший электроскоп, изобретённый английским священником и физиком Абрахамом Беннетом - два листочка золотой электропроводной фольги, помещённые в стеклянную ёмкость. С тех пор измерительные приборы значительно эволюционировали - и теперь они могут измерять разницу в единицы нанокулон. С помощью особо точных физических инструментов, российский учёный Абрам Иоффе и американский физик Роберт Эндрюс Милликен сумели измерить электрический заряд электрона

Ныне, с развитием цифровых технологий, появились сверхчувствительные и высокоточные приборы с уникальными характеристиками, которые, благодаря высокому входному сопротивлению, почти не вносят искажений в измерения. Помимо измерения напряжения такие приборы позволяют измерять и другие важные характеристики электрический цепей, таких, как омическое сопротивление и протекающий ток в широком диапазоне измерений. Самые продвинутые приборы, называемые из-за их многофункциональности мультиметрами, или, на профессиональном жаргоне, тестерами, позволяют измерять также и частоту переменного тока, емкость конденсаторов и осуществлять проверку транзисторов и даже измерять температуру.

Как правило, современные приборы имеют встроенную защиту, не позволяющую вывести прибор из строя при неправильном применении. Они компактны, просты в обращении и абсолютно безопасны в работе - каждый из них проходит через ряд испытаний на точность, проверяется в тяжёлых режимах работы и заслужено получает сертификат безопасности.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Расчеты для перевода единиц в конвертере «Конвертер электрического заряда » выполняются с помощью функций unitconversion.org .