Gaussova soustava ve zkratce
Gaussova soustava je specializovaná větev CGS systému používaná především pro zápis elektromagnetických veličin. Patří mezi historické metrické soustavy jednotek, které předcházely dnešní soustavě SI.
Na rozdíl od běžných převodů jednotek nejde u Gaussovy soustavy jen o jiná jména jednotek. Elektrické a magnetické veličiny jsou v CGS soustavách definovány jiným způsobem než v SI, a proto mají některé rovnice elektromagnetismu odlišný tvar.
CGS a elektromagnetické veličiny
CGS systém je založen na centimetru, gramu a sekundě. Pro mechanické veličiny je jeho použití přímočaré, ale u elektřiny a magnetismu vzniklo několik odlišných zápisů. Důvodem bylo hledání vhodného způsobu, jak vyjádřit elektrický náboj, elektrický proud, magnetické pole a další veličiny v soustavě založené jen na délce, hmotnosti a čase.
CGSE, CGSM a Gaussova soustava
Pro měření elektrických a magnetických veličin se v rámci CGS používají zejména tyto soustavy:
| Soustava | Charakteristika | Typické použití |
|---|---|---|
| CGSE | Elektrostatická soustava. Vychází z Coulombova zákona pro elektrické náboje. | Elektrické veličiny |
| CGSM | Elektromagnetická soustava. Vychází z magnetických účinků elektrických proudů. | Magnetické veličiny |
| Gaussova soustava | Kombinuje elektrostatický zápis pro elektrické veličiny a elektromagnetický zápis pro magnetické veličiny. | Elektromagnetismus, teoretická fyzika, starší literatura |
Princip Gaussovy soustavy
Gaussova soustava používá v rámci CGS elektrostatický způsob zápisu pro elektrické veličiny a elektromagnetický způsob zápisu pro magnetické veličiny. Proto se někdy popisuje jako kombinace CGSE a CGSM.
Ve vztazích, kde se současně objevují elektrické i magnetické veličiny, vystupují převodní konstanty typu c, c2, c-1 nebo c-2. Zde c označuje rychlost světla ve vakuu.
Příklady jednotek a převodů na SI
Některé jednotky používané v Gaussově nebo obecně CGS elektromagnetické soustavě se objevují i dnes, zejména ve starší literatuře a v textech o magnetismu. V soustavě SI se pro stejné veličiny používají jiné jednotky.
| Veličina | CGS/Gaussova jednotka | Jednotka SI | Převod |
|---|---|---|---|
| magnetická indukce | gauss (G) | tesla (T) | 1 G = 10-4 T |
| magnetický indukční tok | maxwell (Mx) | weber (Wb) | 1 Mx = 10-8 Wb |
| intenzita magnetického pole | oersted (Oe) | ampér na metr (A/m) | 1 Oe = 103/(4π) A/m |
Vztah k soustavě SI
Dnešním mezinárodním standardem pro vědu, techniku i metrologii je soustava SI. Gaussova soustava se proto běžně nepoužívá jako hlavní systém jednotek. Setkat se s ní lze zejména ve starší fyzikální literatuře, v některých textech teoretické fyziky a při popisu magnetických polí, kde se dosud občas používá jednotka gauss.
Při převodu mezi Gaussovou soustavou a SI je potřeba rozlišovat, zda jde jen o převod číselné hodnoty vybrané jednotky, nebo o přepis celého fyzikálního vztahu. U elektromagnetických rovnic se mohou měnit i konstanty a tvar rovnice.
Souvislosti
- CGS systém – metrická soustava založená na centimetru, gramu a sekundě
- Jednotky SI – současná mezinárodní soustava jednotek
- MKS systém – metrická soustava založená na metru, kilogramu a sekundě
- Magnetická indukce, magnetický tok a intenzita magnetického pole
- Rychlost světla – konstanta propojující elektrické a magnetické veličiny
Zdroje: [17], BIPM: The International System of Units, NIST: Magnetic Units.