Таблица 28: Электрические величины

Таблица 28: Электрические величины

t		время		секунда	t
		Дипольный момент		Кулон (t/s) x метр		t
W		Энергия (работа)		Ватт-час		t/s
Q		Заряд (поток)		Кулон (t/s)		t/s
V		Потенциал		Вольт		t/s2
V		Напряжение		Вольт		t/s2
E		Напряженность поля		Вольт/метр		t/s3
		Плотность потока		Кулон (t/s)/метр2		t/s3
		Плотность заряда		Кулон (t/s)/метр3		t/s4
		Сопротивляемость		Ом-метр		t2/s2
R		Сопротивление		Ом		t2/s3
		Плотность тока		Ампер/метр2		1/st
		Мощность		Ватт		1/s
D		Смещение		Кулон (s)/метр2		1/s
P		Поляризация		Кулон (s)/метр2		1/s
s		Пространство		Метр		s
q		Количество электричества		Кулон(s)		s
C		Емкость		Фарад		s
I		Ток		Ампер		s/t
		Проницаемость				s2/t
		Электропроводность		Сименс/метр		s2/t2
		Проводимость		Сименс		s3/t2

Естественные единицы большинства этих величин можно выводить из уже оцененных естественных единиц. Оставшиеся величины можно вычислить методами, использованными в предыдущих определениях, но оценка усложняется тем фактом, что используемые системы измерений внутренне не согласованы, и невозможно определить постоянные числовые значения, которые связывающие любую из этих систем с естественной системой единиц, как это было сделано для механических величин, включенных в единицу массы. В этом смысле ни система СИ, ни система сгс электрических единиц не может рассматриваться как единая система измерений. Обе являются комбинациями систем. В настоящем обсуждении мы будем различать системы измерения с помощью числовых коэффициентов, которые в данных системах относятся к естественной единице пространства s и обратной скорости t/s.

На основании величин естественных единиц пространства и времени в терминах сгс, установленных в томе 1, числовой коэффициент естественной единицы s, независимо от названия, должен быть 4, 558816 x 10^-6, в то время как естественная единица t/s должна быть 3, 335635 x 10^-11. В механической системе измерения величина s определяется в самом общем смысле как пространство, и единица обладает надлежащим числовым коэффициентом. В величину t/s, здесь называемую энергией, введена единица массы. Определена случайная единица массы. Это модифицировало числовые величины естественных единиц энергии и их производные на коэффициент 4, 472162 x 10⁷, что объяснялось в томе 1.

Определение единицы заряда (эсе) с помощью уравнения Кулона в электростатической системе измерения изначально планировалось использовать как средство введения электрических величин в механическую систему измерения. Но, как указывалось в главе 14, в этом уравнении имеется ошибка в размерностях, обуславливающая отклонение от механических величин. Поэтому электростатическая единица заряда и другие электрические единицы, включающие эсе, составляют отдельную систему измерения, в которой t/s отождествляется с электрическим зарядом. В главе 9 единица этой величины оценивалась из константы Фарадея как 4, 80287 x 10^-10 эсе.

Также заряд можно измерять напрямую, ввиду того, что некоторые физические сущности не способны принимать больше одной единицы электрического заряда. Например, заряд электрона – одна единица. Прямое измерение заряда труднее, чем выведение естественной единицы из константы Фарадея, но прямые измерения пребывают в разумном согласовании с величинами, выведенными косвенно. Как отмечались в главе 14, прояснение мелкомасштабных факторов, влияющих на эти феномены, привнесет в согласование все величины, включая выведенные теоретически.

Электромагнитную единицу (эме), аналогичную эсе, можно получить с помощью измерений магнетизма, и это формирует основу электромагнитной системы измерения. Оправдание использования эме как единицы электрического измерения создается допущением, что это электрическая единица, выведенная из электромагнитного процесса. Однако сейчас мы находим, что на самом деле это магнитная единица; то есть, двумерная единица. Следовательно, это скорее единица t²/s², чем единица t/s. Чтобы получить электрическую (одномерную) единицу t/s, соответствующую эсе из эме, необходимо умножить измеренную величину коэффициента эме 1, 602062 x 10^-20 на естественную единицу s/t, 2, 99793 x 10¹⁰ см/сек. Это возвращает нас к электростатической единице 4, 80287 x 10^-10. Таким образом, электромагнитная система – это не более чем электростатическая система, к которой добавляется дополнительный коэффициент, незначимый в электрическом контексте.

Система единиц СИ – это модификация электромагнитной системы. В начале измерения электричества в качестве фундаментальной единицы выбрали ампер, определенный на случайной основе. После накопления информации и осознания желания соотнести систему измерений с физическими основами, для общего использования приняли электромагнитную систему (эме). И чтобы избежать радикального изменения величины ампера, ввели случайный коэффициент 10. Как отмечает М. МакКейг, появление такого числа “в начальном определении необычно; оно возникает потому, что, хотя определение предназначено для фиксации величины ампера, мы уже заранее решили принять точную величину, которую желаем иметь в качестве единицы”. 59

Случайная модификация величин эме изменила числовой коэффициент естественной единицы t/s до 1, 602062 x 10^-19. Из-за отсутствия различения между электрическим зарядом (t/s) и количеством электричества (s) в современной практике, во всех трех системах измерения электричества для обеих физических величин используется одна и та же единица, как показано в таблице 29.