Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Характеристики веществ в поле

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Символика электрических и магнитных характеристик веществ.
2. Определяющие уравнения электрических и магнитных характеристик веществ.
3. Примеры бессистемности уравнений для характеристик веществ.
4. В чем заключается символьная бессистемность характеристик веществ.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Символика электрических и магнитных характеристик веществ.

В представленной ниже таблице электрических и магнитных характеристик веществе (восприимчивости и проницаемости), эти характеристики представлены их определяющими уравнениями раздельно (в отдельных колонках) в системах единиц СИ, СГС и системе величин ЭСВП. Колонка каждой системы, в свою очередь, разделена на две колонки: в левой приводится обобщенная символика, используемая для напряженностей электрического или магнитного поля, а в правой колонке используются стандартные обозначения, применяеиые в современной физике.

Поясним принципы обобщенной символики, принятой в ЭСВП для обозначений напряженностей. Напряженности физического поля обозначаются единым символом Е и отличаются друг от друга только нижними индексами. Вот правила индексации:
1. Для указания о том, что напряженность относится к центральному полю, применяется нижний индекс “f“ (от английского field, поле).
2. Для указания о том, что напряженность относится к вихревому полю, применяется нижний индекс “c“ (от английского current, ток).
3. При необходимости указать, что поле находится в физическом вакууме, в нижний индекс добавляется буква “v“.
4. Отсутствие в нижнем индексе буквы “v“ указывает на то, что свойства физического вакуума не учитываются, то есть речь идет о так называемой чистой напряженности
5. При необходимости указать, что речь идет о напряженности поля сторонних по отношению к веществу зарядов, при индексации добавляется нижний индекс “for“ (от английского forign, сторонний).
6. При необходимости указать, что речь идет о напряженности связанных веществом зарядах, при индексации добавляется нижний индекс “fix“ (от английского fixed, связанный).

2. Определяющие уравнения электрических и магнитных характеристик веществ.

Принципы обобщения электрических и магнитных характеристик веществ.

1. В знаменателе характеристики вещества должна находиться напряженность поля (электрического или магнитного)
2. В знаменателе абсолютной характеристики должна находиться напряженность поля в физическом вакууме, а в знаменателе относительной характеристики должна находиться чистая напряженность поля.

Таблица определяющих уравнений электрических и магнитных характеристик веществ.

Примечания к таблице.
1. В таблице приведены модули векторов напряженностей.
2. Черным цветом напечатаны уравнения, соответствующие принципам обобщения характеристик веществ.
3. Красным цветом напечатаны уравнения, не соответствующие принципам обобщения характеристик веществ.
Название Символ в системе величин
ЭСВП
в системе единиц
СИ
в системе единиц
СГС
Определяющие уравнения, приведенные в символике:
обобщенной принятой
в физике
обобщенной принятой
в физике
обобщенной принятой
в физике
1 2 3 4 5 6
В О С П Р И И М Ч И В О С Т Ь
абсолютная
диэлектрическая
магнитная

χa
κa

Effix /Efv
Ecfix /Ecv

P/E
M/B

Effix /Efv
Ecfix /Ecv

P/E
отсутствует

Effix /Efv
Ecfix /Ecv

4πP/E
4πM/B
относительная
диэлектрическая
магнитная

χr = χ
κr = κ

Effix /Ef
Ecfix /Ec

P/E
M/
(Bc2)

Effix /Ef
Ecfix /Ecfor

P/(ε0 E)
M/H

Effix /Efv
Ecfix /Ecv

4πP/E
4πM/B
П Р О Н И Ц А Е М О С Т Ь
абсолютная
диэлектрическая
магнитная

εa
μa

Effor /Efv
Ecfor /Ecv

D/E
H/B

Effor /Efv
Ecv /Ecfor

D/E
B/H

Effor /Efv
Ecv /Ecfor

D/E
B/H
относительная
диэлектрическая
магнитная

εr = ε
μr = μ

Effor /Ef
Ecfor /Ec

D/E = 1 + χ
H/
(Bc2)= 1 − κ

Effor /Ef
Ec /Ecfor

D/(ε0E)= 1 + χ
(B/μ0)/H= 1 + κ

Effor /Ef
Ec /Ecfor

D/E = 1 + 4πχ
B/H = 1 + 4πκ

3. Примеры бессистемности уравнений для характеристик веществ.

Как видно из таблицы, системам единиц СГС и СИ присущи практически одни и те же отклонения от принципов обобщения физических величин. Объяснить это историческими причинами не сложно, но это ничего не исправит. Физику надо преподавать в соответствии с принципами обобщения, заложенными в системном подходе. Перечислим примеры выявленной бессистемности.

1. Непонятно, почему в названии восприимчивостей и проницаемостей применен термин абсолютные. Все характеристики веществ являются производными величинами, обычными отношениями различных напряженностей различных форм поля, так что ничего абсолютного в этих характеристиках нет. Между абсолютными и относительными характеристиками имеются лишь два отличия:
А) При обобщенном подходе (колонка 1) в знаменателе абсолютных характеристик находится напряженность поля в вакууме Efv (или Eсv ), а в знаменателе относительных характеристик − напряженность без учета свойств среды Ef (или Eс ). В таблице показано, где этот принцип не соблюден в СИ и СГС. В системе величин ЭСВП принцип соблюден, и при этом оказалось, что между абсолютными и относительными диэлектрическими характеристиками различия нет.
В) В СИ (см. Таблицу величин поля в СИ) абсолютные характеристики имеют размерность, а размерность относительных характеристик равна 1, это безразмерные величины. В ЭСВП (см. Таблицу величин поля в ЭСВП) размерность имеют только абсолютные магнитные характеристики, а абсолютные диэлектрические характеристики безразмерны.

2. В учебнике по физике И.Савельева (2005) говорится, что абсолютные характеристикине имеют физического смысла. Это не так. Их физическое содержание заключается в том, что это отношения напряженностей в двух разных средах: в веществе и в физическом вакууме. Далее, И.Савельев утверждает, что вместо абсолютной диэлектрической проницаемости εа в СИ следует применять выражение (ε0ε). Однако само выражение (ε0ε) противоречит принципу причинности, ибо в нем объединены сразу и причина (ε0 ), и следствие (ε). Приведенное у А.Чертова (1990) определение εа по ε, то есть εа = ε0ε, также противоречит принципу причинности, так как в данном случае причина (εа ) определяется по следствию (ε).

3. В СИ диэлектрические характеристики определяются в соответствии с уравнениями колонки 1, а магнитные характеристики (записанные красным цветом) определяются по уравнениям, не совпадающим с уравнениями из колонки 1, при этом в этих несовпадениях нет никакой закономерности. В итоге физическое содержание терминов, связанных с магнитными характеристиками веществ, оказывается не совпадающим с физическим содержанием диэлектрических характеристик веществ. В СГС путаницы не меньше. В ЭСВП при соблюдении принципа причинности магнитные проницаемости μ могут оказаться больше или меньше 1, в зависимости от значения магнитной восприимчивости κ. В современном электромагнетизме в случае μ < 1 вводят дополнительно лишнее понятие о размагничивающем поле.

4. Все характеристики веществ являются отношениями напряженностей. Несмотря на это, в СГС и СИ относительные магнитные проницаемости записываются чаще в виде равных им зависимостей относительных проницаемостей от относительных восприимчивостей. Физическое содержание при такой записи не просматривается.

5. Абсолютные характеристики то имеют нижний индекс "а" , то не имеют его. Абсолютная диэлектрическая восприимчивость в метрологическом справочнике А.Чертова и в технической литературе присутствует, а абсолютная магнитная восприимчивость отсутствует.

4. В чем заключается символьная бессистемность характеристик поля в веществе.

В обозначениях абсолютных характеристик в СИ присутствует без всякого преувеличения ералаш.

1. Абсолютная диэлектрическая восприимчивость в метрологическом справочнике А.Чертова (1990) обозначается символом χ, а в учебниках по физике − символом κ (греческая буква каппа). Для обозначения абсолютной магнитной восприимчивости справочник А.Чертова допускает оба эти символа, но предпочитает символ κ. В учебниках же всё наоборот: абсолютная диэлектрическая восприимчивость обозначается символом κ, а абсолютная магнитная восприимчивость − символом χ.

2. Чтобы отличить относительные характеристики от абсолютных, относительные характеристики сопровождаются в метрологическом стандарте нижним индексом "r" (от английского relativ), что вполне объяснимо. Но в учебниках по физике нижний индекс "r" обычно не ставят.

3. В зарубежной литературе абсолютная диэлектрическая проницаемость обозначается символом ε без всякого нижнего индекса. В этой связи метрологический справочник А.Чертова предупреждает, что при переводе литературы и технической документации с русского языка это следует учитывать. В результате, если при чтении научной или технической литературы появляется символ ε, то не всегда сразу угадаешь, что имеется в виду: абсолютная или относительная диэлектрическая проницаемость.


Подобное отсутствие логики и определенности в понятиях и обозначениях − это дань историческому подходу при преподавании и символьной бессистемности, присутствующей в физике. С точки зрения методики преподавания − это информационный шум, более того, информационный мусор, с которым мириться не следует, тем более, в метрологии.

Литература

1. Савельев И.В., 2005, Курс общей физики (в 5 книгах). – М.: АСТ: Астрель
2. Чертов А.Г., 1990, Физические величины. – М.: Высшая школа, 336 с.



© И. Коган Дата первой публикации 01.06.2008
Дата последнего обновления 17.09.2012

Оглавление раздела Предыдущая Следующая