定数の決定(MKSA系)

(1)1Aの定義と真空透磁率μ0の決定
 アンペールの法則:H=I1/2πr…(11)
 アンペールの力:F=I2BL=I2μ0HL…(12)
 (11)を(12)に代入すると、F=(μ0/2π)・(I1I2L/r)…(13)
 1Aの定義:I1=I2=1[A]、L=r=1[m]のとき、F=2×10-7[N]
μ0=4π×10-7[N・A-2]…(14)

(2)1Cの定義
 1Aの電流が流れている電線の断面を、1秒間に横切る電荷≡1C

(3)真空誘電率ε0の決定
 ガウスの法則:D=q1/4πr2…(31)
 電界強さの定義:F=q2E…(32)
 DとEとの関係(真空中):D=ε0E…(33)
 (31)〜(33)→F=q12/4πε02
 電荷間クーロン力の実験:q1=q2=1[C],r=1[m]のとき、F=9.0×109[N]
ε0=(1/36π)×10-9[C2・N-1・m-2]…(34)

(4)電磁波に関する微分方程式
 マクスウェル方程式は積分形だが、これを電磁場内の微小体積に適用することにより微分形となり、
 さらに下記のような電磁波に関する微分方程式(真空中)が導出できる。
 ∂2E/∂t2=(1/ε0μ0)・(∂2E/∂z2
 ∂2B/∂t2=(1/ε0μ0)・(∂2B/∂z2
 真空中の光速度をcとすると、
   c2=1/ε0μ0
 ∴ c=(ε0μ0-1/2
 (14)(34)を代入すれば、
   c≒3.00×108m・s-1
※電磁波の存在により、電界・磁界は思考上の便宜的な概念ではなく、実在であることがわかった。

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