Ефимов И.В. iv - efimov @ mail . ru Предложения по введению системы единиц СИЭ Аннотация. Предложена система единиц измерения СИЭ, позволяющая выявить соответствие между величинами, относящимися к механике, с одной стороны, и к электродинамике – с другой. Обосновано соотношение 1кг = 8,61∙10 -11 Кл и установлена размерность заряда в единицах массы – килограммах. Величина заряда отнесена к разряду основных единиц, а величина силы тока – к разряду производных. Показано соотношение между энергией и величиной заряда: Е = q ∙ c 2 В настоящее время наиболее применяемой является Международная система единиц СИ. К механическим величинам относятся размерности массы, длины и времени. В электродинамике, дополнительно, основной единицей принято считать величину силы тока – ампер. Величина электрического заряда, кулон, является производной единицей и имеет размерность А∙с. По аналогии с существующей системой единиц СГСЭ, предлагаемую систему единиц целесообразно обозначить аббревиатурой СИЭ. Наименование величин менять нет необходимости, а единицы можно обозначить теми же символами, но с добавлением индекса «э» Сравнивая закон Ньютона, представленный в виде F = GM 1 M 2 / R 2 и закон Кулона, имеющий вид F = kq 1 q 2 / R 2 , несложно заметить, что запись законов обладает схож естью. Различие лишь в том, что гравитационная постоя нная G = 6,67∙10 - 11 Н∙м 2 /кг 2 = 6,67∙10 - 11 м 3 /кг∙ с 2 и коэффициент k = 9∙10 9 Н∙м 2 /Кл 2 имеют разные величины и размерности, а в числителях, в первом случае – произведение величин, выраженных в единицах массы, а во втором случае представлены величины, выраженные в единицах заряда. Размерность заряда несложно выразить в единицах массы. Решим эту задачу, исходя из того, что два тела массой по одному килограмму и находящиеся на расстоянии один метр друг от друга, притягиваются с силой F = 6,67∙10 - 11 Н . Определим, какими одинаковыми зарядами должны обладать два точечных объекта, отстоящие друг от друга на один метр, если сила их взаимодействия составляет такую же величину - 6,67∙10 - 11 Н , для чего записываем: 9∙10 9 Н∙м 2 /Кл 2 ∙ q 2 : 1м 2 = 6,67∙10 - 11 Н В результате получаем : q = 8,61 ∙ 10 - 11 Кл и именно эта величина заряда по силовым характеристикам соответствует величине массы m = 1 кг В предлагаемой системе единиц СИЭ именно эту величину принимаем за единицу электрического заряда , обозначим символом Кэ и запишем: [ q ] = 1Кэ = 1 кг = 8,61 ∙ 10 - 11 Кл . В этом случае заряд величиной в 1Кл составит 1,16∙ 10 10 Кэ, или же 1,16 ∙ 10 10 кг. Именно это значение будем применять в дальнейших расчетах и обоснованиях. В итоге коэффициент k примет такое же значение, как гравитационная постоянная G , а именно: k = G = 6,67∙10 - 11 Н∙м 2 /кг 2 = 6,67∙10 - 11 м 3 / кг ∙ с 2 Из этого следует, что величины k и G следует считат ь просто коэффициентами пропорциональности, при этом нет смы сла придавать им какой - то физический смысл. Целесообразно принять общее обозначение - символ G . З акон Кулона в системе СИЭ принимает вид: F = G q 1 q 2 / R 2 (1) Вышесказанное позволяет ввести размерность заряда в разряд основных величин системы единиц СИЭ, а силу тока и другие величины, применяемые в электродинамике, отнести в разряд производных и пересчитать соответствующим образом. Единица силы тока 1А соотносится с системой СИЭ так: 1А = 1Кл/с = 1,16 ∙ 10 10 кг :1с = 1,16∙ 10 10 кг/с = 1,16 ∙ 10 10 Аэ Единицы разности потенциалов, напряжения и ЭДС можно перевести в СИЭ подобным же образом: [∆φ] = [ U ] = [ Ɛ ] = 1В = 1Дж/Кл = 1кг ∙ м 2 /с 2 : 1,16 ∙ 1 0 10 кг = 8,61 ∙ 10 - 11 м 2 /с 2 Напряженность электрического поля в СИЭ приобретает вполне понятный физический смысл, получив размерность ускорения . [ Е ] = 1Н/Кл = 1 В/м = 8,61· 10 -11 м/с 2 Аналогичным образом пересчитываем другие физические величины, применяемые в электродинамике, и составляем Таблицу 1 , позволяющую перевести значения физических величин из системы единиц СИ в систему единиц СИЭ. Перевод системы единиц СИ в систему единиц СИЭ Таблица 1 Величина Наименование Единицы системы СИ Значение в единицах СИЭ Длина М етр 1 м 1 м Масса К илограмм 1кг 1кг Время С екунда 1 с 1 с Сила эл. тока А мпер 1А 1,16 · 10 10 (кг · с - 1 ) Электр. заряд К улон 1 Кл ( А·с ) 1,16 · 10 10 (кг) Разность потенц . В ольт 1 В ( кг·м 2 ·с − 3 ·А − 1 ) 8,61 · 10 - 1 1 (м 2 · с - 2 ) Сопротивление О м 1Ом ( кг·м 2 ·с − 3 ·А − 2 ) 7,42 · 10 - 21 (м 2 · кг - 1 · с - 1 ) Электроёмкост ь Ф арад 1 Ф ( с 4 ·А 2 ·кг − 1 ·м − 2 ) 1,35 · 10 20 (кг · с 2 · м - 2 ) Магнитный поток В ебер 1Вб ( кг·м 2 ·с − 2 ·А − 1 ) 1 (м 2 · с - 1 ) Магнитн. индукция Т есла 1Тл ( кг·с − 2 ·А − 1 ) 8,61 · 10 - 1 1 (с - 1 ) Индуктивность генри 1Гн ( кг·м 2 ·с − 2 ·А − 2 ) 8,61 · 10 - 1 1 (м 2 · кг - 1 ) Таблица 2 позволит величины системы СИЭ переводить в СИ Перевод величин системы единиц СИЭ в систему единиц СИ Таблица 2 Величина Наименование Единицы системы СИ Э Значение в единицах СИ Длина М етр 1 м 1 м Масса К илограмм 1кг 1кг Время С екунда 1 с 1 с Электр. заряд К улон 1 Кэ (кг) 8,61 · 10 - 1 1 Кл Сила эл. тока А мпер 1Аэ (кг · с - 1 ) 8,61 · 10 - 1 1 А Разность потенц . В ольт 1 Вэ (м 2 · с - 2 ) 1,16 · 10 10 В Сопротивление О м 1Омэ (м 2 · кг - 1 · с - 1 ) 1,35 · 10 20 Ом Электроёмкост ь Ф арад 1 Фэ (кг · с 2 · м - 2 ) 7,42 · 10 - 21 Ф Магнитный поток В ебер 1Вбэ (м 2 · с - 1 ) 1Вб Магнитн. индукция Т есла 1Тлэ (с - 1 ) 1,16 · 10 10 Тл Индуктивность генри 1Гнэ (м 2 · кг - 1 ) 1,16 · 10 10 Гн Несколько слов о величинах, не включенных в таблицу. Коэффициент пропорциональности ε э0 принимает значение, равное 1,19∙10 9 кг∙с 2 / м 3 : ε э0 = 1,19∙10 9 кг∙с 2 / м 3 Магнитная постоянная будет : μ э0 = 9,32∙10 - 27 м/кг Единица электрохимического эквивалента вещества k в СИЭ размерности не имеет : k = 8,61 · 10 -11 . Ещё одна физическая константа – Удельный заряд – теряет размерность и принимает непомерно большое значение 2,04х10 21 . К несомненным достоинствам системы СИЭ следует отнести тот факт, что именно размерность [ q ] = 1Кэ = 1 кг = 8,609∙10 - 11 Кл позволяет правильно определить соотношение между энергией и величиной заряда: Е = q ∙ c 2 (2 ) Например, если из формулы Е = mc 2 следует, что энергия покоящегося тела массой 1 кг составляет 9 ∙ 1 0 16 Дж, то из формулы (2 ) следует, что заряд величиной 1 Кэ = 8,609∙10 - 11 Кл обладает такой же самой энергией 9 ∙ 1 0 16 Дж. Равенство 1Кэ = 1кг = 8,609∙10 -11 Кл делает лишенными всякого смысла суждения о том, что электрические взаимодействия по силе многократно превышают гравитационные. Правильным представляется мнение, что эти взаимодействия как по силе, так и по дальнодействию - абсолютно одинаковы. Система единиц СИЭ не предусматривает пересмотр таких основных единиц системы СИ, как кандела, градус Кельвина, моль, а также производных от этих величин. Литература: 1. Шпеньков Г. П. Электрический заряд https://shpenkov.com/pdf/ECharge.pdf 2. Справочник физических величин : Электричество и магнетизм http://ecmoptec.ru/electr Единица заряда СГСЭ (синонимы: франклин, статкулон) — единица электрического заряда в СГСЭ (абсолютная электростатическая система сантиметр - грамм - секунда) и в гауссовой системе. Единица заряда СГСЭ является производной единицей СГСЭ. По определению, два разноимённых заряда по одной единице заряда СГСЭ, находящихся в вакууме на расстоянии 1 см, будут притягиваться друг к другу с силой 1 дина.