> Техника, страница 94 > Электрические единицы

Электрические единицы

Электрические единицы, система единиц измерения электрич. величин. Существует ряд различных систем Э. е., среди которых наи большим распространением пользуются т. н. абсолютные системы Э. е. и международная. Система механич. единиц измерения основана на трех основных единицах. Наиболее распространенными в науке и все больше проникающими в технику являются системы, построенные на основных единицах—длине, массе и времени, например CGS или MTS. Для определения электрич. величин необходимо иметь не три, а четыре основные единицы измерения, то есть следует к трем основным единицам механич. системы добавить еще одну основную Э. е. Однако по историч. причинам были установлены две основные международные Э. е.—ампер и ом, т. ч. из пяти определенных законом основных единиц одна является на самом деле производной и не м. б. определена независимо от остальных четырех. По существующим узаконениям при всех электрич. измерениях, производимых в торговле, технике и во всех отраслях народного х-ва СССР, должны применяться международные Э. е. Из них основными являются: единица электрич. сопротивления— международный ом (смотрите)—и единица электрич. тока—международный ампер (смотрите). Эти две единицы определяют мощность в 1 международный ватт (смотрите) как произведение 1 Y на 1 А. С другой стороны, мощность в 1 W м. б. определена в системе механич. единиц как 1 джоуль в ск., т. e. 10⁷ эргов в ск. Поэтому может оказаться различие в величине джоуля, определяемого из Э. е. (международный джоуль) и из механич. единиц (абсолютный джоуль). И действительно между этими единицами в результате точных измерений обнаружена разница в 0,032% (смотрите Джоуль). Т. о. в узаконенных определениях основных механических и Э. е. существует противоречие, однако оно не имеет пракгич. значения для подавляющего большинства измерений, т. к. их точность не позволяет обнаружить разницу в 0,032%. Точные величины единиц сопротивления и тока, обязательные для всего СССР, определяются Всесоюзным институтом метрологии и стандартизации (ВИМС). Для удобства измерений ВИМС изготовляет нормальные сопротивления и нормальные элементы, служащие образцами электрического сопротивления и эдс (смотрите Эталоны). В табл. 1 даны важнейшие производные электрических единиц в международной системе единиц.

Кроме международных Э. е. наибольшим распространением пользуются три абсолютные системы: гауссова система, абсолютная электростатическая система CGSE, абсолютная электромагнитная система CGSM. Эти системы отличаются друг от друга выбором значения диэлектрич. и магнитной проницаемости вакуума. Закон Кулона имеет одинаковую структуру в электрическом и в магнитном поле, определяя силу F взаимодействия на расстоянии г между двумя электрич. зарядами q_el, Че или между двумя фиктивными магнитными массами q_ml и q_m2. Для вакуума этот закон имеет вид:

m _ 7„ QeiQez и» _ ь QmiQ-mz

е— ~~^ке _г± > ^r т~ ^hm _г, »

где к_€, k_m—коэф-ты, зависящие от выбора единиц измерения. В абсолютной системе Гаусса выбирают единицы измерения электрич. заряда q_€ и фиктивной магнитной массы т. о., чтобы коэф-т к _е=к_т — 1. Такое допущение соответствует принятью одинаковой размерности как для векторов смещения и напряженности

Таблица i.—Важнейшие производные Э

системе единиц.

Наименование величины

Электрический ток.

Электрическое сопротивление. Электрический заряд.

Электрическое смещение. Электрическое напряжение.

Напряженность электрического поля..

Электрическая емкость..

Диэлектрический коэф. (элек-трич. проницаемость)..

Поток магнитной индукции. Магнитная индукция.

Напряженность магнитного поля..

Индуктивность..

Магнитная проницаемость.

Мощность ..

Энергия ..

электрич. поля, так и для векторов магнитной индукции и напряженности магнитного поля. В этой системе q_eи а_т имеют одинаковую

i з _

размерность [M2L2T ^х], а Е, Я, Я, В имеют одинаковую размерность

[МгХГТ^-1]. Связь между электрич. и магнитными величинами дается ур-иями Максвелла (см.

Максвелла уравнения).

Система Э. е. Гаусса применяется гл. обр. в научной физической литературе. Абсолютная система CGSE построена т. о., что в законе Кулона для электрических зарядов принимается ~к_епроницаемость вакуума ε_{ным числом, но магнитная проницаемость в системе С GSE является числом именованным. Абсолютная система CGSM построена таким образом, что в законе Кулона для фиктивных магнитных масс принимается к_т=1. Тогда магнитная проницаемость становится отвлеченным числом, а диэлектрическая проницаемость—именованным.

Наличие трех различных абсолютных систем понятно сильно затрудняет числовые расчеты. Все наши измерительные приборы градуированы в международных единицах. Поэтому вычисления в международных единицах представляют больше всего удобств для технич. расчетов. Однако до сих пор еще довольно часто применяют абсолютные Э. е. и поэтому приходится прибегать к таблицам для пересчета электрич. величин из одной системы в другую. Для наиболее употребительных величин этот пересчет можно производить по табл. 2. Единица емкости в системе CGSE имеет размерность длины. Поэтому часто емкость измеряют в см. С другой стороны, индуктивность имеет размер-

в международной ность длины в системе CGSM и в этой системе тоже измеряется в см. Такие обозначения Э. е. нельзя считать удачными. Несколько лет тому назад в США попробовали ввести названия для абсолютных Э. е. по аналогии с международными, например: абампер— единица тока CGSM, статампер—единица тока CGSE, абвольт—единица напряжения CGSM, статвольт — единица напряжения СGSE. Эти обозначения не получили распространения.

Размерность электрич. и магнитных величин в системах CGSE в CGSM выражается ф-лами, содержащими дробные степени основных величин, что неудобно для пересчета. Если же выбрать в качестве основных величин ампер, вольт, метр и секунду, то получаются формулы размерности, весьма удобные для пересчета. В табл. 3

Таблица 2.— Принятые соотношения для различных Э. е.

Обозначе ние	Единица измерения
I	ампер
R	ом
Q	1 кулон=1 ампер· 1 ск.
D	кулон 1 ампер· 1 ск.
	см2 ~ 1 см2
u,v	1 вольт=1 ампер · l ом
E	вольт 1 ампер·t ом
	еле 1 см
C	„ _ 1 кулон 1 ск. 1 фарадα= =
	1 вольт 1 ом
в	^ фарада 1 ск.
	см 1 ом · 1 см
Ф	1 вольтсек.=1 ом · 1 ампер · 1 ск.
в	^ вольтсек. 1 ом · 1 ампер * 1 ск.
	см2 ~ 1 СМ2
Η	^ ампер 1 ампер
	ск. ~ 1 ск.
L, Μ	1 генри=1 ом · 1 ск.
	генри 1 ом · 1 ск.
μ
	см 1 см
Ρ	1 международный ватт=1 ампер2 · 1 ом
W	1 международный джоуль =
	= 1 ампер2 -1 ом · 1 ск.

Величина	Практич. единица	Единица CGSE	Единица CGSM
Электрич. напряж.	Y	300 w	10-8 Y
» ток.	А	1/3*10-9 А	10 А
» сопротивл.	Ω	9-10U Ω	10-9 Q
» заряд.	С	1/3-10-9 с	10 с
» емкость.	F	1/9.10-11 F	109 F
Индуктивность.	Н	9-1011 Н	10-9 н
Магнитный поток.	вольтсекунда	300 вольтсекунд	1 максвелл =
			= ίο-s вольтсекунд
Магнитная индукция.	вольтсекунда	300 вольтсекунд	1 гаусс=1.
	СМ2	СМ2	10—8 вольтсекунд
Напояженность магни		I	“ 1 ^ СМ2 1
тного поля.	А1см	-	1 эрстед =
		!	1,256 10-8 А
		1	см
= 1. Тогда электрич. о является отвлечен-	Таблица 3.-	—Размерности л и ч и н.	некоторых ве-

Величина	Размерность
Электрич. сопротивление.	[R]=[/-117]
Электрич. заряд..	L Q]=ПТ]
Электрич. смещение.	[о]=[7L- Т]
Напряженность электрич. поля	[Е]=[UL-Ч
Дпэлектрич. коэф.	Hoi=[W-iL-iT]
Электрич. емкость.	[С]=[/С7-1Т]
Поток магнитной индукции.	[Ф]=[UT]
Магнитная индукция.	[В]=[Ϊ7/--Τ]
Напряженность магнитного поля	[77]=[7L-1]
Магнитная проницаемость.	Но]=[/-47L-1T]
Индуктивность ..	[L]=[I-WT]
Мощность..	[Р]=[/17]
Энергия ..	[W]=[IUT]

приведены размерности некоторых величин в зависимости от размерностей четырех основных величин: ток ш. напряжение [U], длина [L] и время [Т].

Лит.: Хвольсон О., Купе физици, Берлин, 1923; СЭТ, Справочная книга для электротехников, т. 1, Л., 1928; Handbuch d. Physlk, hrsg. v. H. Geiger u. K. Soheel, B. 2 u. 16, Berlin, 1926—27; A b r a li a m-B e c k e r, Theorie d. Elektrizitat, Band 1, 8 Auflage, Leipzig—Berlin, 19 30. В. Шпильрэйн.