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静库仑本文重定向自 静电库仑

(重定向自直流库伦)

厘米-克-秒单位制(CGS制)里,静库仑(statC)或(esu)是电荷物理单位。它是一种衍生出来的单位,表达为

1 statC = 1 g1/2 cm3/2 s-1 = 1 erg1/2 cm1/2

国际单位制里,则采用库仑(C)为电荷的物理单位。转换公式为

1 C = 2997924580 statC。

这公式乃精确的(但是,请参阅后面正确使用方法的警告)。在公式右边的数值是光速(CGS制)的十分之一。双方向转换大约为

1 C ≈ 2.99792×109 statC。
1 statC ≈ 3.33564×10−10 C。

静库仑定义为:假若两个固定的,相距1 cm的点电荷各自带有电量1 statC,则它们彼此互相排斥的静电力是1 达因(dyne)。这排斥力是由库仑定律给出,在CGS制里,表达为

其中,是力量,分别是两个点电荷的电量,是它们之间的距离。

量纲(量纲)分析

做一个量纲分析。同一个物理量在不同的单位制下可以有不同的量纲[1]。在国际单位制和电磁学单位制下,所有的力学量都有相同的量纲,同一电磁学量可能有不同的量纲。力学量的量纲都是[质量][长度][时间]-2。在CGS esu制(静电制)里,电荷量Q的量纲必须是[质量]1/2 [长度]3/2 [时间]-1 [2]

在国际单位制里,这句话并不正确。因为,库仑定律的形式不同:

其中,真空电容率

由于本身有量纲,所以,与静库仑(statC)不同,库仑(C)的量纲不是[质量]1/2 [长度]3/2 [时间]-1。实际上,我们无法只用质量、长度和时间来表达库仑的量纲。国际单位制下,电荷量Q的量纲是[时间] [电流强度];静电制下,电荷量Q的量纲是[质量]1/2 [长度]3/2 [时间]-1;电磁制下,电荷量Q的量纲是[质量]1/2 [长度]1/2 [3]

尽管C和statC的量纲不同,但两者是电荷量Q这同一物理量的不同单位。因此,我们有以下单位换算公式:

1 C = 2997924580 statC。

我们能直接地使用这转换因子在库仑与静库仑之间做转换,就好像我们在厘米与米之间做转换一样。更确切地说,这公式应该诠释为:"1 coulomb"对应于"2997924580 statC"。换句话说,假若某一个带电体的电量是1 coulomb,那么,它的电量也是2997924580 statC。

特别注意,以下这转换的量纲完全一致,对于国际单位制和CGS制之间的转换,非常有用:

其中,是CGS制的真空电容率,大约为8.85×10−21 A2s4 g-1cm−3

参阅

  1. ^ Sonin, Ain A. The Physical Basis of DIMENSIONAL ANALYSIS.
  2. ^ Huang, Chen. 关于单位制 物理常数和不确定度的资料. 2005.
  3. ^ Wu, Pat. 量纲分析法本质是什么. 2020.

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