진공 투과성

진공 투과성은 고전적인 진공에서의 자기 투과성입니다.진공 투과성은 전류 또는 이동 전하에 의한 자기장 생성 및 진공 중의 다른 모든 자기장 생성 공식에서 도출된다.물리 상수₀ μ ("mu nort" 또는 "mu zero"로 발음됨)는 일반적으로 진공 투과성, 자유 공간의 투과성, 진공 투과성 또는 자기 상수라고 불립니다.2019년 SI 단위 재정의 이후 μ는₀ 더 이상 정의된 상수가 아니라 실험적으로 결정해야 한다.

CODA별 SI 단위 값TA 2018은 다음과 같습니다.이는 단순히 무차원 미세구조 상수에 비례하며^{[clarification needed]} 다른 ^[1]^[2]^[3]종속성은 없습니다.

μ₀ = 1.25663706212(19)×10⁻⁶ H/m

그 이전에는 고전적 진공의 기준 매체에서 μ는 정확히₀ 정의된 ^[4]^[5]값을 가지고 있었다.

μ₀ = 4µ×10⁻⁷ H/m = 1.2566370614…×10⁻⁶ N/A² (미터당 1 헨리 † 평방암페어당 뉴턴)

SI 베이스 단위로 치수는 ${\textstyle {\rm {\ kg\cdot m\cdot s^{-2}\cdot A^{-2}}}}$ ${\textstyle {\rm {\ kg\cdot m\cdot s^{-2}\cdot A^{-2}}}}$ m ${\textstyle {\rm {\ kg\cdot m\cdot s^{-2}\cdot A^{-2}}}}$ s - ${\textstyle {\rm {\ kg\cdot m\cdot s^{-2}\cdot A^{-2}}}}$ A - ${\textstyle {\rm {\ kg\cdot m\cdot s^{-2}\cdot A^{-2}}}}$ （ \ $textstyle$ \ \ $kg$ \ $cdot m$ \ $cdot$ s $^$ { - $2 }$ ）。

암페어 정의 진공 투과율

두 개의 얇은 직선 고정 평행 와이어가 각각 전류 I를 전달하는 자유 공간에서 거리 r을 두고 서로 힘을 가합니다.암페르의 힘의 법칙은 길이 L당 자기력_m F가 다음과 같이 주어진다고^[6] 말한다.

{\frac {\boldsymbol {F}_{m}} {L}}=pi} {\boldsymbol {I} ^{2} \over {\boldsymbol {r}} }

1948년부터 2019년까지 암페어는 "무한 길이, 무시해도 될 정도의 원형 단면의 두 개의 직선 평행 도체로 유지되고 진공에서 1m 간격으로 배치되면 이들 도체 사이에 길이 m당 2×10⁻⁷ 뉴턴과 같은 힘을 발생시키는 정전류"로 정의되었다.이는 정확히 4µ×10⁻⁷ H/m의 $\mu _{0}$ 0({displaystyle $\mu_{0})$ 의 $\mu _{0}$ $\mu _{0}$ 에 해당합니다.^[a]

{{displaystyle {{\boldsymbol {F}_{m}}}=matrmu _{0} \over 2\pi }\mathrm {(1,A)^2} \over {1,m}} }

{{displaystyle {2\times 10^{-7}\mathrm {N \over m}}=mathmu _{0} \over 2\pi }\mathrm {(1,A)^2} \over {1,m}} }

\displaystyle \mu _{0}=4\pi \times 10^{-7}{\text{H/m}}}

이 정의에서 전류는 암페어 표준을 작성하기 위해 질량, 길이 및 시간의 국제 표준에 따라 정의된 알려진 무게와 와이어의 분리로 측정되어야 했습니다(그리고 이것이 키블 밸런스가 설계된 이유입니다).SI기본 단위의 2019년 재정의에서 ampere 정확하게 초등의 책임이며 두번째의 측면에서 그리고 μ 0{\displaystyle \mu_{0}}의 값을 실험적으로 결정된다; 새로운 시스템에 4π×12001.00000000055(15)×10−7 H⋅m−1은 최근 측정 값(과 m의 Kibble 균형이 된 악기 정의된다eas기존의 중량에서 전류를 측정하는 것이 아니라 기존의 전류에서 발생하는 중량).

용어.

표준 기관은 최근 μ의 선호₀ 명칭으로 자기 상수로 전환했지만,^[7] 이전 명칭은 동의어로 계속 기재되어 있습니다.역사적으로 상수₀ μ는 다른 이름을 가지고 있었다.예를 들어 1987년 IUPAP Red 책에서 이 상수는 여전히 진공 ^[8]투과성이라고 불렸습니다.또 다른 용어로는 '진공의 자기 유전율'이 있습니다.예를 들어 서번트 등을 ^[9]참조해 주십시오."진공 투과성"(및 "자유 공간의 투과성"과 같은 이들의 변형)이라는 용어는 여전히 매우 널리 사용되고 있다.

"자기 상수"라는 이름은 물리적 의미가 있는 "투과성" 및 "진공"이라는 용어의 사용을 피하기 위해 표준 기구에서 사용했습니다.이러한 선호 명칭의 변경은 μ가 정의된 값이며 실험 측정 결과가 아니기 때문에 이루어졌다₀(아래 참조).새로운 SI 시스템에서 진공의 투과율은 더 이상 정의된 값이 아니라 (측정된) 치수 없는 미세구조와 관련된 불확실성을 일정하게 갖는 측정량이다.

단위계 및 μ 값의 과거 기원₀

원칙적으로 전기량 및 ^[10]단위 시스템을 설정하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 방정식 시스템이 있습니다.19세기 후반부터 현재 단위에 대한 기본적인 정의는 Ampér의 힘 법칙을 사용하여 질량, 길이, 시간 단위의 정의와 관련되었습니다.그러나, 「공식」으로 행해진 정확한 방법은, 그 주제에 관한 측정 기술과 사고가 발전하면서, 몇번이나 변화해 왔다.전류의 단위와 전자기 현상을 설명하기 위한 일련의 방정식을 정의하는 방법에 대한 관련 질문의 전반적인 역사는 매우 복잡합니다.간단히 말해, μ가 그 값을 갖는 기본적인₀ 이유는 다음과 같다.

Amper's 힘 법칙은 두 개의 얇고 곧은 정지된 평행 와이어에 대해, 각각 전류 I가 흐르는 거리 r에 대하여, 하나의 와이어가 자유 공간의 진공에서 다른 와이어에 가해지는 단위 길이 당 힘_m F/L이 주어질 것이라는 실험적으로 도출된 사실을 기술합니다.

({displaystyle {F_{\mathrm {m}}}}{L}}\propto {frac {I^{2}}}{r}).}

k가 주는 비례_m 상수 쓰기

{F_{\mathrm {m}}}{L}}=k_{\mathrm {m}}{\frac {I^{2}}{r}}.

방정식 시스템을 설정하기 위해 k 형식을_m 선택하고 전류 단위를 정의하기 위해 값을 할당해야 합니다.

19세기 후반에 정의된 방정식의 오래된 "전자파(emu)" 시스템에서는 k가_m 순수하게 선택되었고, 2, 거리는 센티미터로 측정되었으며, 힘은 CGS 단위 다인으로 측정되었으며, 이 방정식에 의해 정의된 전류는 전류의 "전자파 단위(emu)"로 측정되었다("암페어"라고도 함).전기공학자 및 엔지니어가 사용하는 실용적인 단위인 암페어는 전류 전자기 단위의 10분의 1과 동일하게 정의되었습니다.

또 다른 시스템에서 k는 "합리화된 미터-kg-초(rmks)" 시스템(또는 "미터-kg-초-암페어(mksa)" 시스템(또는 "미터-kg-초-암페어(mksa)" 시스템(또는 "미터-kg-초-암페어(mksa)"으로_m₀ 표기된다. 여기서₀ μ는 "자기 상수"^[b]라고 불리는 측정 시스템 상수이다.μ 값은₀ 전류의 rmks 단위가 emu 시스템의 암페어와 크기가 같도록 선택되었습니다₀. μ는 4µ × 10⁻⁷ H/^[a]m으로 정의되었습니다.

지금까지 여러 개의 다른 시스템(위에서 설명한 두 시스템 포함)이 동시에 사용되었습니다.특히 물리학자들과 엔지니어들은 서로 다른 시스템을 사용했고, 물리학자들은 물리학 이론의 다른 부분에 세 개의 다른 시스템을 사용했고, 실험실 실험에는 네 번째 다른 시스템(엔지니어들의 시스템)을 사용했습니다.1948년 국제 단위계에서 전자기 현상을 기술하기 위한 단일 주요 국제 시스템으로 rmks 시스템과 관련 전기량 및 단위 세트를 채택하는 국제 표준 기구들의 결정이 내려졌다.

위에서 언급한 암페르의 법칙은 세계의 물리적 특성을 묘사한다.그러나 k의 형태와_m μ의 값에₀ 대한 선택은 모든 참가국의 국가 표준 기구 대표들로 구성된 국제 기구가 전적으로 인간의 결정이다.파라미터₀ μ는 측정 시스템 상수이며 측정 가능한 물리적 상수가 아닙니다.이는 ^[c]진공의 물리적 특성을 의미 있게 설명하지는 않습니다.그렇기 때문에 관련 표준 기구는 μ가 일부 물리적 ^{[citation needed]}특성을 기술하는 숨겨진₀ 의미와 오해를 불러일으키는 의미를 지닌 이름보다는 "자기 상수"라는 이름을 선호한다.

전자기학의 의의

자기 상수₀ μ는 맥스웰 방정식에 나타나며, 맥스웰 방정식은 전기장과 자기장과 전자기 복사의 특성을 설명하고, 그것들을 그 원천과 관련짓습니다.특히, 투과성이나 자화 밀도 등의 양, 예를 들어 자기 B장의 관점에서 자기 H장을 정의하는 관계와 관련하여 나타난다.실제 미디어에서 이 관계는 다음과 같은 형태를 취합니다.

{\displaystyle {\boldsymbol {H}}=boldsymbol {B}}\over \mu _{0}-{\boldsymbol {M}}},

여기서 M은 자화 밀도입니다.진공 상태에서는 M = 0이다.

ISQ(International System of Quantities)에서 진공 중의 빛의 속도 ^[11] $c$ 는 다음 방정식으로 자기 상수 및 전기 상수(진공 유전율) $θ$ 와₀ 관련이 있다.

\displaystyle c^{2}={1\over\mu_{0}\varepsilon_{0}}.}

이 관계 고전 진공의 매체의 고전 전자기학의 맥스웰 방정식을 사용합니다, 그러나 이 관계 국제 도량 형국(국제 도량 형국)과 NIST(국립 표준 기술 연구소)에 의해 ε0의 정의로 c, μ0에 정의된 수치의 측면에서 그리고 예비 사용하다 파생될 수 있다.s맥스웰 ^[12]방정식의 타당성에 따라 도출된 결과로 유도되었다.

반대로 유전율은 미세구조상수( ${\displaystyle$ \alpha $})$ 와 관련되므로 (플랑크상수, h 및 소전하, e를 사용하여) 후자에서 투과율을 구할 수 있다.

\mu _{0}=black {2\alpha}{e^{2}}{\flac {h}{c}}.

새로운 SI 단위에서는 나머지 상수가 SI 단위 값을 정의하였으므로 오른쪽 식에서 미세 구조 상수만 SI 단위로 측정값입니다.

「」를 참조해 주세요.

메모들

^ ^a ^b 이 선택사항은 전류의 SI 단위인 암페어를 정의합니다."Unit of electric current (ampere)". Historical context of the SI. NIST. Retrieved 2007-08-11.
^ k에_m 2µ 인자를 명시적으로 포함하기로 한 결정은 물리적 전자기 현상을 설명하는 데 사용되는 방정식의 "합리화"에서 비롯된다.
^ 적어도 원칙적으로 측정할 수 있는 실현 가능한 진공(외부 공간 또는 초고진공 등)의 자기투과율은 정의된 파라미터₀ ^{[citation needed]}μ와 구별된다.

레퍼런스

^ "Convocationde la Conférence générale des poids et mesures (26e réunion)" (PDF).
^ Parker, Richard H.; Yu, Chenghui; Zhong, Weicheng; Estey, Brian; Müller, Holger (2018-04-13). "Measurement of the fine-structure constant as a test of the Standard Model". Science. 360 (6385): 191–195. arXiv:1812.04130. Bibcode:2018Sci...360..191P. doi:10.1126/science.aap7706. ISSN 0036-8075. PMID 29650669. S2CID 4875011.
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^ 의 식 25-14 의 예를 참조해 주세요.
^ 표 1 참조
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[NIST_amp_hist-7] 이 선택사항은 전류의 SI 단위인 암페어를 정의합니다."Unit of electric current (ampere)". Historical context of the SI. NIST. Retrieved 2007-08-11.

[12] 에_m 2µ 인자를 명시적으로 포함하기로 한 결정은 물리적 전자기 현상을 설명하는 데 사용되는 방정식의 "합리화"에서 비롯된다.

[13] 적어도 원칙적으로 측정할 수 있는 실현 가능한 진공(외부 공간 또는 초고진공 등)의 자기투과율은 정의된 파라미터₀ ^{[citation needed]}μ와 구별된다.

[1] "Convocationde la Conférence générale des poids et mesures (26e réunion)" (PDF).

[2] Parker, Richard H.; Yu, Chenghui; Zhong, Weicheng; Estey, Brian; Müller, Holger (2018-04-13). "Measurement of the fine-structure constant as a test of the Standard Model". Science. 360 (6385): 191–195. arXiv:1812.04130. Bibcode:2018Sci...360..191P. doi:10.1126/science.aap7706. ISSN 0036-8075. PMID 29650669. S2CID 4875011.

[3] Davis, Richard S. (2017). "Determining the value of the fine-structure constant from a current balance: Getting acquainted with some upcoming changes to the SI". American Journal of Physics. 85 (5): 364–368. arXiv:1610.02910. Bibcode:2017AmJPh..85..364D. doi:10.1119/1.4976701. ISSN 0002-9505. S2CID 119283799.

[CODATA-magnetic-constant-4] "Magnetic constant". Fundamental Physical Constants. Committee on Data for Science and Technology. 2006. Retrieved 2010-02-04 – via National Institute of Standards and Technology.

[5] Rosen, Joe (2004). "Permeability (Physics)". Encyclopedia of Physics. Facts on File science library. New York: Facts On File. ISBN 9780816049745. Retrieved 2010-02-04.(등록 필요)

[6] 의 식 25-14 의 예를 참조해 주세요.

[CODATA-8] 표 1 참조

[9] SUNAMCO (1987). "Recommended values of the fundamental physical constants" (PDF). Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics. p. 54.

[Servant-10] Lalanne, J.-R.; Carmona, F.; Servant, L. (1999). Optical spectroscopies of electronic absorption. World Scientific Series in Contemporary Chemical Physics. Vol. 17. p. 10. Bibcode:1999WSSCP..17.....L. doi:10.1142/4088. ISBN 978-981-02-3861-2.

[Jackson-11] 독립 유닛의 선택 주제에 대한 소개는 를 참조하십시오.

[physconst-c-14] "2018 CODATA Value: speed of light in vacuum". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. 20 May 2019. Retrieved 2019-05-20.

[ep0-15] 정확한 수치는 다음 위치에서 확인할 수 있습니다.상수, 저그의 불확실한 것에"전기, ε0 상수". NIST참조:.기본적인 물리 상수.NIST. 2012-01-22 Retrieved.이 공식 ε0을 정확한 값을 결정하는 표 1,p. 637모어, 피터 J. 테일러, 배리 N;뉴웰의 데이빗 B(2008년)에서 발견된다."CODATA:2006년은 기본적인 물리적 상수의 값을 추천했다"(PDF).근대 물리학에 대해 살펴라. 80(2):633–730. arXiv:0801.0028.Bibcode:2008RvMP...80..633M.CiteSeerX 10.1.1.150.1225. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.

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