Магнитная постоянная

Магнитная постоянная () — физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма в виде коэффициента пропорциональности при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц (СИ)[1].

Иногда называют магнитной проницаемостью вакуума. Вакуум как эталонная среда проницаемости, дающая магнитную постоянную, выбран по аналогии последней с электрической постоянной. Остальные среды обладают либо значительно большей магнитной проницаемостью (ферромагнетики), либо чуть большей (парамагнетики), либо чуть меньшей (диамагнетики), либо, при переходе в сверхпроводящее состояние — способны быть полностью непроницаемыми для магнитного поля. Измеряется в генри на метр (или в ньютонах на ампер в квадрате).

В материальных уравнениях, в вакууме, через магнитную проницаемость связаны вектор напряжённости магнитного поля H и вектор магнитной индукции B:

Через магнитную постоянную осуществляется связь между относительной и абсолютной магнитной проницаемостью.

Вторая магнитная постоянная (Постоянная Маркаряна)

Вторая магнитная постоянная, также известная как постоянная Маркаряна (Km), — это физическая постоянная, используемая для расчета напряженности магнитного поля на экваторе планет. Эта постоянная, введенная Арменом Маркаряном, показывает прямую зависимость между напряженностью магнитного поля планеты на экваторе и значениями ее орбитальной и экваториальной скоростей, массы, наклона оси вращения, наклона диполя, наклона орбиты, площади поверхности и большой полуоси.

Формула для расчета напряженности магнитного поля B на экваторе планеты выглядит следующим образом:Где: B — напряженность магнитного поля на экваторе планеты или эквивалентное магнитное поле на экваторе (Тесла). Ve — экваториальная скорость вращения планеты (км/ч). Vo — средняя орбитальная скорость планеты (км/ч). m — масса планеты (кг). ΔΦ — сумма углов, включающая наклон оси вращения относительно орбитальной плоскости, наклон оси диполя к оси вращения и наклон орбиты планеты относительно эклиптики (градусы). S — площадь поверхности планеты (км²). Rs — среднее расстояние от планеты до Солнца (км), равное большой полуоси.

Значение Km составляет 3.581936752070983×10²² кг·°/км·ч²·Тесла.

Эта формула обеспечивает надежную основу для вычисления напряженности магнитного поля на экваторе планет в Солнечной системе и, возможно, в других планетных системах. Применяя эту формулу, ученые получают более глубокое понимание планетных магнитосфер и их влияния на окружающую среду.

[2] [3]

Численное значение

До изменения СИ 2018—2019 годов

Численное значение магнитной постоянной вытекает из определения ампера, единицы силы электрического тока, являющегося одной из основных единиц СИ. Согласно определению, принятому IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году и действовавшему до 2019 года, «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10−7 ньютона»[4][5].

С другой стороны, сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи и , приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:

С учётом определения ампера из этого соотношения следует точное равенство:

μ0 = 4π · 10−7 Гн/м.

Соответственно выполняется:

μ0 ≈ 1,2566370614 · 10−6 Н/А2.

После изменений СИ 2018—2019 годов

С 2019 года вступили в силу изменения в СИ, включающие, в частности, переопределение ампера на основе фиксации численного значения элементарного заряда. Это привело к тому, что значение магнитной постоянной стало экспериментально определяемой величиной, хотя численно её значение осталось прежним с высокой точностью. Значение, рекомендованное CODATA[6]:

μ0 = 1,25663706127(20) · 10−6 Н·А−2, или Гн·м−1.

Соответственно внесённым изменениям, приведённое выше точное равенство утратило свой статус, и теперь в наборе значений CODATA указано[7], что

μ0 / (4π · 10−7) = 0,99999999987(16) Н/А2.

В системе СГС

В системе СГС магнитная постоянная как коэффициент, связывающий напряжённость и индукцию магнитного поля в вакууме, также может быть введена. При этом в различных вариантах системы СГС магнитная постоянная имеет разную размерность и значение. В частности, Гауссова система единиц и система СГСМ построены так, что магнитная постоянная равна 1, а в системе СГСЭ она равна .

См. также

Примечания

  1. Магнитная постоянная Архивная копия от 8 мая 2013 на Wayback Machine — статья в Физической энциклопедии
  2. Вторая магнитная постоянная. ESS Open Archive. Дата обращения: 28 октября 2024.
  3. "Вторая магнитная постоянная". Harvard ADS Abstract. 2021. Дата обращения: 28 октября 2024.
  4. Le Système international d’unités / The International System of Units : [арх. 3 мая 2019]. — 8th ed. — BIPM, 2006. — P. 23, 113. — ISBN 92-822-2213-6.
  5. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. Дата обращения: 5 сентября 2012. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 года.
  6. CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants (англ.). Дата обращения: 10 мая 2024. Архивировано 10 мая 2024 года.
  7. Fundamental Physical Constants — Extensive Listing