真空介电常量和真空磁导率在高斯单位制中的数值

张守银

(山东荣信集团 山东 日照 276800)

蔡辉剑

(鹤壁职业技术学院 河南 鹤壁 458030)

郭汉中

(深圳电子厂 广州 深圳 518031)



真空介电常量和真空磁导率在高斯单位制中的数值

张守银

(山东荣信集团 山东 日照 276800)

蔡辉剑

(鹤壁职业技术学院 河南 鹤壁 458030)

郭汉中

(深圳电子厂 广州 深圳 518031)

首先由ε0和μ0在国际单位制中的数值得出其在高斯单位中的数值，然后利用之，把电磁学公式由SI制化到Gauss制，并利用它解释了存在真空极化的合理性，及“真空磁化”的存在.

真空介电常量 真空磁导率 高斯单位制

1 问题的提出和解决问题

即

单位换算这方面的例子不胜枚举．一个物理量，其单位由SI制转化到CGSE制或CGSM制可由上述方法得出，这是一条普遍规律，一些物理恒量也适用此规律，例如

ε0=8.9×10-12库仑2/(牛·米2)=

把“法/米”化到CGSE制中则是

1法拉/米=9×1011厘米/100厘米=

9×109CGSE

因为“1法拉=9×1011厘米”[1～4].所以，把

ε0=8.9×10-12库仑2/(牛·米2)

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静磁单位制=109厘米

则

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

、

所以电容、电感分别用厘米、厘米作单位，而电磁学书中ε0在CGS制中用“秒2/厘米”则不恰当[3].

2 在高斯单位制中μ0=4π的作用及物理意义

(1)作用.是电磁学公式由SI制转化到CGS制中的新方法可以把MKSA制中的公式直接化到CGS中，而不用像某些电磁学书籍中采用唯象的方法.当然较好的电磁学版本采用合理的方法即采用单位换算的方法还是很科学的[2].

关系式

对于不含ε0的式子：U=IR，F=q(E+v×B),可根据“单位换算关系与数值换算关系相反”的规律来求得.以F=q(E+v×B)式为例

代入，得

化简后并略去下标G可得[1]

所以

对于只含静磁量的比例式子： L=μrμ0n2V，

对于“相加的和式”B=μ0H+μ0M的变换方法是：由介质中的环流定律，有

即

图1 真空极化示意图

由式D=ε0E0，得

D=ε0E0=ε0εrE0

因为εr=1，所以

相对极化率χe=0，故1+4πχe=1，而

χe绝对是真空的绝对极化率

其物理意义是真空中有“虚电子对”，“真空中尽管不存在实粒子，但仍然可能存在各种虚粒子，物理学家根据海森伯不确定性原理以及正反粒子可以同时从真空中出现的事实，建立了关于时空的这个卓越见解.”[6]

原子内部不存在空气，所以原子内部两粒子之间的时空看作真空，由于存在真空极化，两粒子之间存在“虚电子对”.“如果从外界向真空注入能量，真空中的虚粒子就可能转化为较大(理论上应为无限大)时空尺度上可以观察测量到的实粒子对，高能γ光子转化为电子对就是一个例证.”[6]在Gauss制中D与E的量纲相同(加引号的部分为原文引用).在高等数学中，零的积分运算等于零，即是一个常数，真空中物质是零，对真空积分，其结果不是零，即不再是真空，即真空的积分不是真空，所以真空不是绝对的真空，其中有微小的物质，这些微小的物质可以被极化.

在真空中

介电常数与磁导系数联系在一起；相对介电常量εr和相对磁导率μr由上式可知有联系，因而χe与χm有联系，在稳定场合似稳场的情况下，χe与χm没有联系．由于μ0是纯数，所以在高斯制中，H和B的量纲相同.

3 结论

在高斯单位制中

在国际单位制中

ε0=8.9×10-12库仑2/(牛·米2)

μ0=12.57×10-7亨利/米

金属在电场中极化与电介质在电场中的极化可用一个统一表达吗？

致谢：非常感谢审阅此文的郑州大学郭洪教授.

1 陈鹏万.电磁学.北京：人民教育出版社，1978.313

2 赵凯华，陈熙谋.电磁学.北京：人民教育出版社，1978.371

3 E.M.珀塞尔著.电磁学.北京：科学出版社，1979.564

4 (美)J·D·杰克逊著.经典电动力学.朱培豫译.北京：人民教育出版社

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

6 徐在新主编.教育部师范教育司编写.20世纪物理学概观.上海：上海科技教育出版社，1999.52～53

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 郭硕鸿.电动力学(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

张守银(1966- )，男，硕士，讲师，主要从事光学，激光，非线性光学，太赫兹电磁波等方面的研究.

郭汉中(1972- )，男，硕士学位，主要研究理论物理．

2015-12-29)