真空介電常量和真空磁導率在高斯單位制中的數值

張守銀

(山東榮信集團 山東 日照 276800)

蔡輝劍

(鶴壁職業技術學院 河南 鶴壁 458030)

郭漢中

(深圳電子廠 廣州 深圳 518031)

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真空介電常量和真空磁導率在高斯單位制中的數值

張守銀

(山東榮信集團 山東 日照 276800)

蔡輝劍

(鶴壁職業技術學院 河南 鶴壁 458030)

郭漢中

(深圳電子廠 廣州 深圳 518031)

首先由ε0和μ0在國際單位制中的數值得出其在高斯單位中的數值，然后利用之，把電磁學公式由SI制化到Gauss制，并利用它解釋了存在真空極化的合理性，及“真空磁化”的存在.

真空介電常量 真空磁導率 高斯單位制

1 問題的提出和解決問題

即

單位換算這方面的例子不勝枚舉．一個物理量，其單位由SI制轉化到CGSE制或CGSM制可由上述方法得出，這是一條普遍規律，一些物理恒量也適用此規律，例如

ε0=8.9×10-12庫侖2/(牛·米2)=

把“法/米”化到CGSE制中則是

1法拉/米=9×1011厘米/100厘米=

9×109CGSE

因為“1法拉=9×1011厘米”[1～4].所以，把

ε0=8.9×10-12庫侖2/(?！っ?)

化到CGSE制中是

而

μ0=12.57×10-7亨利/米

化到CGSE制，由于[1,4,5]

1亨利=109靜磁單位制=109厘米

則

μ0=12.57×10-7亨利/米=

12.57×10-7×109厘米/100厘米=12.57=4π

在高斯制中

、

所以電容、電感分別用厘米、厘米作單位，而電磁學書中ε0在CGS制中用“秒2/厘米”則不恰當[3].

2 在高斯單位制中μ0=4π的作用及物理意義

(1)作用.是電磁學公式由SI制轉化到CGS制中的新方法可以把MKSA制中的公式直接化到CGS中，而不用像某些電磁學書籍中采用唯象的方法.當然較好的電磁學版本采用合理的方法即采用單位換算的方法還是很科學的[2].

關系式

對于不含ε0的式子：U=IR，F=q(E+v×B),可根據“單位換算關系與數值換算關系相反”的規律來求得.以F=q(E+v×B)式為例

代入，得

化簡后并略去下標G可得[1]

所以

對于只含靜磁量的比例式子： L=μrμ0n2V，

對于“相加的和式”B=μ0H+μ0M的變換方法是：由介質中的環流定律，有

即

圖1 真空極化示意圖

由式D=ε0E0，得

D=ε0E0=ε0εrE0

因為εr=1，所以

相對極化率χe=0，故1+4πχe=1，而

χe絕對是真空的絕對極化率

其物理意義是真空中有“虛電子對”，“真空中盡管不存在實粒子，但仍然可能存在各種虛粒子，物理學家根據海森伯不確定性原理以及正反粒子可以同時從真空中出現的事實，建立了關于時空的這個卓越見解.”[6]

原子內部不存在空氣，所以原子內部兩粒子之間的時空看作真空，由于存在真空極化，兩粒子之間存在“虛電子對”.“如果從外界向真空注入能量，真空中的虛粒子就可能轉化為較大(理論上應為無限大)時空尺度上可以觀察測量到的實粒子對，高能γ光子轉化為電子對就是一個例證.”[6]在Gauss制中D與E的量綱相同(加引號的部分為原文引用).在高等數學中，零的積分運算等于零，即是一個常數，真空中物質是零，對真空積分，其結果不是零，即不再是真空，即真空的積分不是真空，所以真空不是絕對的真空，其中有微小的物質，這些微小的物質可以被極化.

在真空中

介電常數與磁導系數聯系在一起；相對介電常量εr和相對磁導率μr由上式可知有聯系，因而χe與χm有聯系，在穩定場合似穩場的情況下，χe與χm沒有聯系．由于μ0是純數，所以在高斯制中，H和B的量綱相同.

3 結論

在高斯單位制中

在國際單位制中

ε0=8.9×10-12庫侖2/(牛·米2)

μ0=12.57×10-7亨利/米

金屬在電場中極化與電介質在電場中的極化可用一個統一表達嗎？

致謝：非常感謝審閱此文的鄭州大學郭洪教授.

1 陳鵬萬.電磁學.北京：人民教育出版社，1978.313

2 趙凱華，陳熙謀.電磁學.北京：人民教育出版社，1978.371

3 E.M.珀塞爾著.電磁學.北京：科學出版社，1979.564

4 (美)J·D·杰克遜著.經典電動力學.朱培豫譯.北京：人民教育出版社

5 程守洙，江之永編.普通物理學(第五版)，北京：高等教育出版社，1997.439

6 徐在新主編.教育部師范教育司編寫.20世紀物理學概觀.上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?999.52～53

7 Pollack.Electromagnetism.北京：高等教育出版社

8 J.Bernstein,史斌星.Modern Physics.北京：高等教育出版社

9 郭碩鴻.電動力學(第二版).北京：高等教育出版社，1997.142

Value of Vacuum Dielectric Constant and Vacuum Permeability in CGS

Zhang Shouyin

(Shandong Rongsense Group,Rizhao,Shandong 276800)

Cai Huijian

(Hebi Polytechic，Hebi,Henan 458030)

Guo Hanzhong

(Shenzhen Electronics factory,Shenzhen，Guangdong 518031)

This article firstly deduces the number value of the ε0and μ0in Gauss units form that in SI units .Then,translate the eletroagnetism analytical formula from SI nuits into Gauss units by using it , and explains the vacuumpolarization ,and points out that the vacuum-magnetization, too exists.

vacuum dielectric constant;vacuum permeability;CGS

張守銀(1966- )，男，碩士，講師，主要從事光學，激光，非線性光學，太赫茲電磁波等方面的研究.

郭漢中(1972- )，男，碩士學位，主要研究理論物理．

2015-12-29)