Системы физическиз единиц СГС и СИ

На момент проведения фундаментальных исследований и выявления базовых закономерностей электромагнетизма (начало XIX века), в научном мире была широко распространена и активно развивалась система единиц СГС (впервые предложенная Гауссом в 1834 г., и усовершенствованная Максвеллом и Томсоном в 1874 г.), а так же производные от нее СГСЭ, СГСМ и СГС – симметричная. К середине XX века большинство величин системы СГС были признаны неудобными для практического применения, (к примеру единица электрического тока в СГС соответствует 3·10^-9 А в СИ, а единица силы в СГС соответствует 10^-5 Н в СИ) и через некоторое время она практически повсеместно была вытеснена системой СИ (Либерия, Мьянма и США до сих пор не приняли систему СИ, как основную систему единиц).

С переходом на новую систему величин (1960–1980 гг.) возникла необходимость привести формулировки уже установленных на то время физических законов в соответствие с вновь введенным единичным базисом. Таким образом, к примеру, чтобы связать электрическую индукцию D [Кл/м²] и напряженность электрического поля в вакууме E [В/м] вводится электрическая постоянная ε ₀, откуда D = ε ₀ E. Магнитная постоянная μ ₀ является таким же коэффициентом пропорциональности для индукции магнитного поля B [Вб/м²] в вакууме (B = μ ₀ H). При этом, строго говоря, ε ₀ и μ ₀, формальносоответствующие электрической и магнитной проницаемостям вакуума, лишены физического смысла, и однозначно определяются следующим образом:

μ ₀=4π ·10^-7 ≈ 1.25663706·10^-6 Гн/м;

ε ₀=1/(μ ₀ c ²) ≈ 8.854187817·10^-12 Ф/м,

где с – скорость света в вакууме.

Кроме того, иногда вводится величина называемая «волновым сопротивлением» или «импедансом» вакуума определяемая как:

и связывающая амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей плоской электромагнитной волны в вакууме.

В связи с тем, что к 1980 г. Гауссова система (СГС) во многих странах была полностью заменена системой СИ, то далее, мы без специальных оговорок, будем придерживаться единиц, принятых в системе СИ. В табл. 1 приведены основные физические величины (согласно ГОСТ 8.417-2002 «Единицы физических величин»), характеризующие те или иные параметры магнитного поля.

В заключении следует отметить, что не смотря на официальный переход на систему единиц СИ, использование системы СГС все же допускается в некоторых областях теоретической физики из-за более простой формы записи законов электромагнетизма. В связи с этим, полезно будет привести коэффициенты перевода некоторых физических величин из системы СГС в СИ и обратно (табл. 2).

Коэффициенты перевода некоторых физических величин

из системы СГС в СИ и обратно

Наименование физической величины	Система СГС	Система СИ
Скорость света	c
Напряженность электрического поля Потенциал электрического поля	E, φ
Электрическая индукция	D
Заряд Плотность заряда Ток Плотность тока Поляризация	q ρ I j P
Магнитная индукция Магнитный поток	B Ф
Напряженность магнитного поля	H
Магнитный момент Намагниченность	M I
Относительная электрическая проницаемость Относительная магнитная проницаемость	ε μ	ε μ
Электрическая поляризуемость Магнитная восприимчивость	α χ
Удельная проводимость	λ
Сопротивление	R	4π ε 0 R
Емкость	C
Индуктивность	L