WikiDer > Импеданс свободного пространства
В импеданс свободного пространства, Z0, это физическая постоянная связывая величины электрического и магнитного полей электромагнитное излучение путешествуя через свободное место. То есть, Z0 = |E|/|ЧАС|, куда |E| это напряженность электрического поля и |ЧАС| это напряженность магнитного поля. В настоящее время его принятое значение составляет[1]
- Z0 = 376.730313668(57) Ом.
Импеданс свободного пространства (то есть волновое сопротивление плоская волна в свободном пространстве) равно произведению вакуумная проницаемость μ0 и скорость света в вакууме c0. До 2019 г. значения обеих этих констант принимались точными (они приводились в определениях ампер и метр соответственно), и поэтому значение импеданса свободного пространства также было принято точным. Однако с переопределение основных единиц СИ вступившей в силу 20 мая 2019 года, импеданс свободного пространства подлежит экспериментальному измерению, потому что только скорость света в вакууме c0 сохраняет точно определенное значение.
Терминология
Аналогичная величина для плоская волна путешествие через диэлектрик средний называется собственное сопротивление среды, и обозначенный η (эта). Следовательно Z0 иногда называют собственное сопротивление свободное место,[2] и учитывая символ η0.[3] У него есть множество других синонимов, в том числе:
- волновое сопротивление свободного пространства,[4]
- вакуумное сопротивление,[5]
- собственное сопротивление вакуума,[6]
- характеристическое сопротивление вакуума,[7]
- волновое сопротивление свободного пространства.[8]
Связь с другими константами
Из приведенного выше определения и плоская волна решение для Уравнения Максвелла,
куда
- μ0 это магнитная постоянная,
- ε0 это электрическая постоянная,
- c0 это скорость света в свободное место.[9][10]
Взаимность Z0 иногда называют допуск свободного места и представлен символом Y0.
Историческое точное значение
Между 1948 и 2019 гг. SI объединить ампер был определен выбор числовое значение μ0 быть точно 4π × 10−7 ЧАС/ м. Аналогичным образом с 1983 г. метр был определен относительно второго выбор значение c0 быть 299792458 РС. Следовательно, до переопределения 2019 г.
- точно,
или же
Эта цепочка зависимостей изменилась, когда ампер было переопределено 20 мая 2019 г.
Приблизительно как 120π Ом
В учебниках и статьях, написанных примерно до 1990 г., очень часто подставляют приблизительное значение 120π Ом для Z0. Это эквивалентно скорости света c0 быть точно 3×108 РС в сочетании с текущим определением μ0 в качестве 4π × 10−7 ЧАС/ м. Например, Ченг 1989 утверждает[3] что радиационная стойкость из Диполь Герца является
- (не совсем).
Об этой практике можно судить по результирующему расхождению в единицах данной формулы. Рассмотрение единиц, или более формально размерный анализ, можно использовать для восстановления более точного вида формулы, в данном случае
Смотрите также
- Уравнение электромагнитной волны
- Математические описания электромагнитного поля
- Ближнее и дальнее поле
- Синусоидальные плоские волновые решения уравнения электромагнитной волны
- Космическая ткань
- Вакуум
- Волновое сопротивление
Ссылки и примечания
- ^ «2018 CODATA Value: характеристическое сопротивление вакуума». Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности. NIST. 20 мая 2019. Получено 2019-10-31.
- ^ Хаслетт, Кристофер Дж. (2008). Основы распространения радиоволн. Серия Cambridge Wireless Essentials. Издательство Кембриджского университета. п. 29. ISBN 978-0-521-87565-3.
- ^ а б Дэвид К Ченг (1989). Полевая и волновая электромагнетизм (Второе изд.). Нью-Йорк: Аддисон-Уэсли. ISBN 0-201-12819-5.
- ^ Гуран, Ардешир; Миттра, Радж; Мозер, Филип Дж. (1996). Электромагнитные волновые взаимодействия. Серия по устойчивости, вибрации и управлению системами. World Scientific. п. 41. ISBN 978-981-02-2629-9.
- ^ Клеммоу, П. К. (1973). Введение в теорию электромагнетизма. University Press. п. 183. ISBN 978-0-521-09815-1.
- ^ Краус, Джон Дэниел (1984). Электромагнетизм. Серия Макгроу-Хилла в электротехнике. Макгроу-Хилл. п.396. ISBN 978-0-07-035423-4.
- ^ Кардарелли, Франсуа (2003). Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты в системе СИ и происхождение. Springer. п.49. ISBN 978-1-85233-682-0.
- ^ Исии, Томас Корю (1995). Справочник по микроволновой технологии: приложения. Академическая пресса. п. 315. ISBN 978-0-12-374697-9.
- ^ С ISO 31-5, NIST и BIPM приняли обозначение c0 для скорости света в свободное место.
- ^ "Текущая практика заключается в использовании c0 для обозначения скорости света в вакууме согласно ISO 31. В первоначальной Рекомендации 1983 г. символ c был использован для этой цели ". Цитата из NIST Специальная публикация 330, Приложение 2, стр. 45.
дальнейшее чтение
- Джон Дэвид Джексон (1998). Классическая электродинамика (Третье изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-30932-X.