36
Глава 1.
1.2. Размерности физических величин и их роль в физике
Как известно, каждая физическая величина имеет размерность. Какова ее роль?
По мнению большинства физиков, включая и электриковтеоретиков, размерность служит средством установления соответствия между физическими величинами в уравнениях, описывающих физические, в том числе электромагнитные законы. Физического же смысла размерность не имеет. Такое мнение имеет под собой тот факт, что физический смысл многих физических величин до сих пор не установлен. Это в первую очередь касается теории электромагнетизма, в которой не выяснена сущность электрического заряда, сущность электрического и магнитного полей и других величин. Попытка найти эту сущность даже не возникает.
Так, например, в 21 томе Большой советской энциклопедии (3-е издание) на стр. 421 в статье «Размерность» [28] сказано:
«Размерность физической величины, выражение, показывающее во сколько раз изменится единица физической величины при изменении единиц величин, принятых в данной системе за основные».
И далее: «В ряде случаев Р. позволяет устанавливать связи между соответствующими величинами». И все. О том, что размерность отражает на самом деле физическую сущность величин речь вообще не идет [29, 30]! Но именно такой подход имеет далеко идущие последствия.
До недавнего времени в электротехнике использовались абсолютная электрическая система единиц СГСЭ, абсолютная электромагнитная система единиц СГСМ, а также абсолютная Гауссова система единиц, в которых основными единицами являлись сантиметр, грамм и секунда [31], но в системе СГСЭ абсолютная диэлектрическая проницаемость считается безразмерной и равной единице для вакуума:
e0 = 1;
в системе СГСМ абсолютная магнитная проницаемость считается безразмерной и равной единице для вакуума:
Что такое электричество?
37
M0 =1;
а в Гауссовой системе единиц абсолютная диэлектрическая и магнитная проницаемости считаются безразмерными и принимаются одновременно равными единице для вакуума:
е0 = ц0 = 1;
U 'У)
В результате одна и та же электрическая или магнитная величина оказывается имеющей разную размерность. Например, количество электричества (электрический заряд) имеет раз-мерность: в СГСЭ и Гауссовой системах единиц — см 3/2· г 1/2· с–1; а в системе единиц СГСМ — см1/2· г1/2; магнитный поток в системе единиц СГСЭ имеет размерность — см3/2· г –1, в СГСМ и Гауссовой системах единиц — см 3/2 · г 1/2· с–1 .
Наличие трех практически одновременно действующих систем электрических и магнитных единиц всегда вызывало большие трудности в расчетах, но главной трудностью являлось отсутствие какого бы то ни было физического смысла в этих единицах: как понимать, например, корень квадратный из грамма, или сантиметр, возведенный в степень 3/2 ?!
Международная система электрических и магнитных единиц МКС А, основанная на тех же представлениях, что и система МКС, о единицах массы — килограмме, длины — метре и времени — секунде, добавила к ним новую основную единицу — Ампер. Поскольку эта единица не имеет никакого наглядного представления, то и физический смысл ее не определен, отсюда и все электрические и магнитные величины, в размерность которых входит Ампер, также не могут иметь ни наглядного представления, ни физического смысла. К этому притерпелись, и это считается в порядке вещей. Тем не менее, система единиц СИ имеет значительные преимущества по сравнению с системами СГСЭ, СГСМ и Гауссовой системой единиц.
В системе СИ приведенные выше величины имеют целочисленные степени: количество электричества — А·с; магнитный поток — м3· кг · А –1· с –2, так же как и все остальные электрические и магнитные величины. Однако недостатком системы МКСА попрежнему является отсутствие физического содержания в понятии «сила тока», а, в связи с этим, и в ее единице «Ампер», и далее во всех электрических и магнитных величинах.
