- СГС
-
СГС (сантиметр-грамм-секунда) — система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия международной системы единиц (СИ). Другое название — абсолютная[1] 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 все четыре вектора электрических и магнитных полей E, D, B и H имеют одинаковые размерности, в соответствии с их физическим смыслом[2], 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.
Содержание
Расширения СГС
Для облегчения работы в СГС в электродинамике были приняты дополнительно системы СГСЭ (абсолютная электростатическая система) и СГСМ (абсолютная электромагнитная система).
СГСЭ
В СГСЭ электрическая постоянная ε0 (диэлектрическая проницаемость вакуума) безразмерна и равна 1, магнитная постоянная µ0 = 1/с2 (размерность: с2/см2), где c — скорость света в вакууме, фундаментальная физическая постоянная. В этой системе закон Кулона в вакууме записывается без дополнительных коэффициентов: F = Q1Q2/r2, в результате единица заряда должна быть выбрана как квадратный корень из единицы силы (дина1/2), умноженный на единицу расстояния (сантиметр). Из выбранной таким образом единицы заряда (называемой статкулоном, размерность: см3/2г1/2с−1) выводятся определения производных единиц (напряжения, силы тока, сопротивления и т. п.).
СГСМ
В СГСМ магнитная постоянная µ0 безразмерна и равна 1, а электрическая постоянная ε0 = 1/с2 (размерность: с2/см2). В этой системе нефизические коэффициенты отсутствуют в формуле закона Ампера для силы, действующей на единицу длины l каждого из двух бесконечно длинных параллельных прямолинейных токов в вакууме: F = 2I1I2l/d, где d — расстояние между токами. В результате единица силы тока должна быть выбрана как квадратный корень из единицы силы (дина1/2). Из выбранной таким образом единицы силы тока (иногда называемой абампером, размерность: см1/2г1/2с−1) выводятся определения производных единиц (заряда, напряжения, сопротивления и т. п.).
СГС симметричная, или Гауссова система единиц
В симметричной СГС (называемой также смешанной СГС или Гауссовой системой единиц) магнитные единицы равны единицам системы СГСМ, электрические — единицам системы СГСЭ. Магнитная и электрическая постоянные в этой системе единичные и безразмерные: µ0 = 1, ε0 = 1.
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 нее 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
- Длина — сантиметр (см);
- масса — грамм (г);
- время — секунда (с);
- скорость — см/с;
- ускорение — см/с²;
- сила — дина, г·см/с²;
- энергия — эрг, г·см²/с²;
- мощность — эрг/с, г·см²/с³;
- давление — дина/см², г/(см·с²);
- динамическая вязкость — пуаз, г/(см·с);
- кинематическая вязкость — стокс, см²/с;
- магнитный поток — максвелл (СГСМ, гауссова система);
- магнитная индукция — гаусс (СГСМ, гауссова система);
- напряжённость магнитного поля — эрстед (СГСМ, гауссова система);
- магнитодвижущая сила — гильберт (СГСМ, гауссова система);
- индуктивность — сантиметр (СГСМ, гауссова система), статгенри (СГСЭ);
- электрический заряд — статкулон, франклин (СГСЭ, гауссова система);
- ёмкость — сантиметр, статфарад (СГСЭ, гауссова система).
См. также
Примечания
- ↑ Абсолютными называются системы, в которых в качестве основных единиц для механических величин приняты единицы длины, массы и времени.
- ↑ «В этом отношении система СИ не более логична, чем, скажем, система, в которой длина, ширина и высота предмета измеряются не только различными единицами, но и имеют разные размерности»: Сивухин Д. В. О международной системе физических величин // Успехи физических наук. — М.:: Наука, 1979. — Т. 129. — № 2. — С. 335-338.
Системы мер Метрическая система мер Международная система единиц (СИ) • Метр-килограмм-секунда (МКС) • Сантиметр-грамм-секунда (СГС) • Метр-тонна-секунда (МТС) • МКГСС • История метрической системы[en] Естественные системы измерений[en] Атомная система единиц • Геометризированные единицы[en] • Единицы Лоренца — Хэвисайда[en] • Планковские единицы • Стоуниевские единицы[en] Общепринятые системы Астрономическая[en] • Температурная[en] • Электрическая[en] Традиционные системы мер Английская • Аптекарский вес • Бирманская[en] • Вьетнамская • Старогерманская[en] • Голландская[en] • Гонконгская[en] • Датская[en] • Имперская[en] • Индусская[en] • Староирландская[en] • Испанская[en] • Китайская • Старокорнуольская[en] • Мальтийская[en] • Норвежская[en] • Старопольская • Португальская[en] • Румынская[en] • Русская • Шведская[en] • Старошотландская[en] • Тайваньская[en] • Старотатарская[en] • Тройская • Старотурецкая[en] • Старофинская[en] • Старофранцузская[en] • США[en] • Эвердьюпойс • Японская Древние системы Древнегреческая[en] • Древнеримская • Древнеегипетская[en] • Древнееврейская[en] • Древнеарабская[en] • Месопотамская[en] • Персидская[en] • Древнеиндийская[en] Прочие Необычные[en] • Наполеоновская[en] Категория:- СГС
Wikimedia Foundation. 2010.