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自由空間阻抗

指数 自由空間阻抗

自由空間阻抗Z0是一物理常數,和自由空間中電磁波產生的電場及磁場量值有關。 其中 自由空間阻抗也等於真空磁導率μ0及真空中光速c0的乘積,其數值大約是376.73031 歐姆。由於真空磁導率及光速的數值均為定義值,不是測量值,因此自由空間阻抗也是一定義值。公尺單位的定義是光在真空中行進299,792,458分之1秒的距離,因此也同時定義了真空中光速的數值。而安培單位的定義也定義了真空磁导率為4πx10-7,自由空間阻抗為二者的乘積,因此也是一定義值。 當一平面波通過一介電材料時也有類似的物理量說明其電場及磁場之間的關係,稱為介質的或特性阻抗,其符號為η。Z0有時也稱為自由空間的本質阻抗,其符號為η0。.

24 关系: 安培平面波亨利 (单位)介電質國家標準技術研究所國際度量衡局光速因次分析国际单位制磁場米 (单位)真空真空磁导率真空电容率物理常數馬克士威方程組麦克斯韦方程组電磁場的數學表述電磁波電磁波方程式歐姆法拉普朗克阻抗

安培

安培,简称安,是国际单位制中电流强度的单位,符号是A。同时它也是国际单位制中七个基本单位之一另外六个是米、开尔文、秒、摩尔、坎德拉和千克。安培是以法国数学家和物理学家安德烈-马里·安培命名的,为了纪念他在经典电磁学方面的贡献。 实际情况中,安培是对单位时间内通过导体横截面的电荷量的度量。1秒内通过横截面的电量为1库仑(个电子的电量)时,电流大小為1安培。 比安培小的電流可以用毫安、微安等單位表示。.

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平面波

在三維空間裏,平面波(plane wave)是一種波動,其波阵面(在任何時刻,波相位相等的每一點所形成的曲面)是相互平行的平面。平面波的傳播方向垂直於波前。假若平面波的振幅不是常數,例如,振幅是位置的函數,則稱此種平面波為「非均勻平面波」。 加以延伸,平面波這術語時常用來形容,在空間的一個局部區域裏,近似於平面波的波動。例如,一個局部區域波源,像發射無線電波的天線,所發射出的電磁波,在可以近似為平面波。等價地說,對於在一個均勻介質內,波的傳播距離超長於波長的案例,在幾何光學的正確極限內,射線區域性地對應於近似平面波。.

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亨利 (单位)

亨利(Henry),符号表示为H,是电感的国际单位制导出单位。如果电路中电流每秒变化1安培,则会产生1伏特的感应电动势,此时电路的电感定义为1亨利。 亨利在国际单位制中的量纲是V·A-1·s.

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介電質

介電質(dielectric)是一種可被電極化的絕緣體。假設將介電質置入外電場,則束縛於其原子或分子的束縛電荷不會流過介電質,只會從原本位置移動微小距離,即正電荷朝著電場方向稍微遷移位置,而負電荷朝著反方向稍微遷移位置。這會造成介電質電極化,從而在介電質內部產生反抗電場,減弱整個介電質內部的電場。假若介電質是由弱鍵結的分子構成,則這些分子不但會被電極化,也會改變取向,試著將自己的對稱軸與電場對齊。 介電質通常指的是可被高度電極化的物質。在原子與分子層次,極化性可以用來衡量微觀的電極化性質,從極化性可以理論計算出介電質的電極化率和電容率,兩個巨觀的電極化性質。或者,可以直接從實驗測量出介電質的電極化率和電容率。假若置入了具有高電容率的介電質,則平行板電容器的電容會大幅增加,儲存於兩塊金屬平行板的正負電荷也會增加 。 介電質的用途相當廣泛。介電質的電傳導能力很低,再加上具備有很好的(dielectric strength)性質,就可以用來製造電絕緣體。另外介電質可被高度電極化,是優良的電容器材料。對於介電性質的研究,涉及了物質內部電能和磁能的儲存與耗散。用於解釋電子學、光學和固態物理的各種各樣現象,這研究極端重要。 回應麥可·法拉第的請求,英國科學家威廉·暉巍(William Whewell)命名所有可被電極化的絕緣體為介電質。.

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國家標準技術研究所

美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,简写为NIST)的前身为国家标准局(NBS,1901年~1988年),是一家测量标准实验室,属于美国商务部的非监管机构。该研究所的官方使命为: NIST雇佣有大约2900名科学家、工程师、科技工作者,以及后勤和管理人员,大约1800名辅助工作人员(来自美国公司和国外的工程师和研究员),另外还有1400名专家分布在国内约350个附属研究中心里。.

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國際度量衡局

國際度量衡局(法语:Bureau international des poids et mesures,縮寫:BIPM)是依1875年订定的米制公约,为维护国际单位制(SI制)所设立的3个组织中的1个。其宗旨為「確保國際度量衡標準根据米制公约施行」。 另外两个依《米制公约》设立的组织为国际计量大会(CGPM)及国际计量委员会(CIPM)。.

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光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波(可見光),視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜,一般是定義為波長介於400至700奈(纳)米(nm)之間的電磁波,也就是波長比紫外線長,比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同,較窄的有介於420至680nm,較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光,如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波,又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性,或者说光具有“波粒二象性”。.

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光速

光速,指光在真空中的速率,是一個物理常數,一般記作,精確值為(≈ m/s)。這一數值之所以是精確值,是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論,宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動(包括電磁輻射和引力波等)在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中,起到把時間和空間聯繫起來的作用,並且出現在廣為人知的質能等價公式中:.

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因次分析

物理量的量綱可以用來分析或檢核幾個物理量之間的關係,這方法稱為量綱分析(dimensional analysis)。通常,一個物理量的量綱是由像質量、長度、時間、電荷量、溫度一類的基礎物理量綱結合而成。例如,速度的量綱為長度每單位時間,而計量單位為公尺每秒、英里每小時或其它單位。量綱分析所根據的重要原理是,物理定律必需跟其計量物理量的單位無關。任何有意義的方程式,其左手邊與右手邊的量綱必需相同。檢查有否遵循這規則是做量綱分析最基本的步驟。 推導獲得的方程式或計算結果是否基本上合理,慣常可以用量綱分析來檢察。對於較複雜的物理狀況,量綱分析也可以用來構築合理假定(參見關聯模型),然後,做嚴格的實驗加以測試,或用已發展成功的理論仔細檢試。量綱分析能夠按照各種物理量的量綱,將它們詳細分類。.

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国际单位制

國際單位制(Système International d'Unités,簡稱SI),-->源於公制(又稱米制),是世界上最普遍採用的標準度量系統。國際單位制以七個基本單位為基礎,由此建立起一系列相互換算關係明確的「一致單位」。另有二十個基於十進制的詞頭,當加在單位名稱或符號前的時候,可用於表達該單位的倍數或分數。 國際單位制源於法國大革命期間所採用的十進制單位系統──公制;現行制度從1948年開始建立,於1960年正式公佈。它的基礎是米-千克-秒制(MKS),而非任何形式的厘米-克-秒制(CGS)。國際單位制的設計意圖是,先定義詞頭和單位名稱,但單位本身的定義則會隨著度量科技的進步、精準度的提高,根據國際協議來演變。例如,分別於2011年、2014年舉辦的第24、25屆國際度量衡大會討論了有關重新定義公斤的提案。 隨著科學的發展,厘米-克-秒制中出現了不少新的單位,而各學科之間在單位使用的問題上也沒有良好的協調。因此在1875年,多個國際組織協定《米制公約》,創立了國際度量衡大會,目的是訂下新度量衡系統的定義,並在國際上建立一套書寫和表達計量的標準。 國際單位制已受大部分發達國家所採納,但在英語國家當中,國際單位制並沒有受到全面的使用。.

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磁場

在電磁學裡,磁石、磁鐵、電流及含時電場,都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流,會因為磁場的作用而感受到磁力,因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場;磁場在空間裡的任意位置都具有方向和數值大小更精確地分類,磁場是一種贗矢量。力矩和角速度也是準向量。當坐標被反演時,準向量會保持不變。。 磁鐵與磁鐵之間,通過各自產生的磁場,互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷亦會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋基本粒子,像電子或正子等等,會產生自己內有的磁場,這是一種相對論性效應,並不是因為粒子運動而產生的。但是,對於大多數狀況,這磁場可以模想為是由粒子所載有的電荷因為旋轉運動而產生的。因此,這相對論性效應稱為自旋。磁鐵產生的磁場主要是由內部未配對電子的自旋形成的。。 當施加外磁場於物質時,磁性物質的內部會被磁化,會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度,就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。產生磁場需要輸入能量,當磁場被湮滅時,這能量可以再回收利用,因此,這能量被視為儲存於磁場。 電場是由電荷產生的。電場與磁場有密切的關係;含時磁場會生成電場,含時電場會生成磁場。馬克士威方程組描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷,這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論,電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B,相對於參考系A,參考系B以有限速度移動。從參考系A觀察為靜止電荷產生的純電場,在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。 在量子力學裏,科學家認為,純磁場(和純電場)是虛光子所造成的效應。以標準模型的術語來表達,光子是所有電磁作用的顯現所依賴的媒介。對於大多數案例,不需要這樣微觀的描述,在本文章內陳述的簡單經典理論就足足有餘了;在低場能量狀況,其中的差別是可以忽略的。 在古今社會裡,很多對世界文明有重大貢獻的發明都涉及到磁場的概念。地球能夠產生自己的磁場,這在導航方面非常重要,因為指南針的指北極準確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁北極。電動機和發電機的運作機制是倚賴磁鐵轉動使得磁場隨著時間而改變。通過霍爾效應,可以給出物質的帶電粒子的性質。磁路學專門研討,各種各樣像變壓器一類的電子元件,其內部磁場的相互作用。.

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米 (单位)

-- --( → metre,),中國大陸和香港音譯為「--」(亦稱「公--尺」),台灣作「--」(口語偶稱「--」),舊譯「邁當」、「--達」。它是国际单位制基本长度单位,符号为m。1米的长度最初定义为通过巴黎的經線上从地球赤道到北极点的距离的千万分之一。其后随着人们对度量衡学的认识加深,米的长度的定义几经修改。从1983年至今,米的长度已经被定义为“光在真空中于1/299792458秒内行进的距离”。.

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真空

真空是一種不存在任何物質的空間狀態,是一種物理現象。在真空中,聲波因為沒有介質而無法傳遞,但電磁波的傳遞不受真空的影響。粗略地說,真空是指在一區域之內的氣壓遠遠小於大氣壓力。真空常用帕斯卡(Pascal)或托爾(Torr)做為壓力的單位。目前在自然環境裡,只有外太空堪稱最接近真空的空間。 真空下的氣壓為零,有些情形下,氣壓小於大氣壓力,但不為零,此時稱為局部真空,有些也簡稱為真空。 在局部真空的情形下,若其他條件不變,氣壓越低,表示越接近真空。例如一般的吸塵器的吸力可以使氣壓降低20%。也可以以產生更接近真空的條件,像化學、物理及工程常見的腔體,其氣壓可以到大氣壓力的10−12,粒子密度為100粒子/cm3,對應約100粒子/cm3。外太空更接近真空,相當於平均一立方公尺只有幾個氫原子,估計本星系群的密度為 for the Local Group,原子質量單位為,大約一立方公尺有40個原子。根據現代物理學的了解,即使空間中的所有物質都移除了,因為量子涨落、暗能量、經過的γ-射线和宇宙射线、微中子等現象,空間仍然不會是完全的真空。在近代的粒子物理中,將視為是物質的基態。 自古希臘起,真空就是常帶來爭議的哲學議題,但到了十七世紀西方才開始實驗上的研究。埃萬傑利斯塔·托里切利在1643年進行了第一個真空的實驗,而隨著他大氣壓力理論的出現,也開始產生其他的實驗技術。托里切利真空是將一端封閉的長玻璃容器(超過76公分)中裝滿水銀,倒置在裝滿水銀的容器中,長玻璃容器上方的真空即為托里切利真空。 20世紀在電燈泡及真空管問世後,真空變成一個有價值的工業工具,也出現了許多產生真空的技術。载人航天的進展也讓真空對人類及其他生物的影響開始感興趣。.

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真空磁导率

真空磁导率(\mu_0),又称磁场常数、磁常數、自由空間磁导率或磁常數是一物理常數,指真空中的磁导率。实验测得这个数值是一个普适的常数,联系着力学和电磁学的测量。真空磁导率是由運動中的帶電粒子或電流產生磁場的公式中產生,也出現在其他真空中產生磁場的公式中,在国际单位制中,其數值為 真空磁导率是一個常數,也可以定義為一個基礎的不變量,是真空中馬克士威方程組中出現的常數之一。在經典力學中,自由空間是電磁理論中的一個概念,對應理論上完美的真空,有時稱為「自由空間真空」或「經典真空」 : 在真空中,磁场常数是磁感应强度和磁场强度的比率: 真空磁导率 \mu_0 和真空电容率 \varepsilon_0 以及光速的关系为c^2\varepsilon_0\mu_0.

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真空电容率

真空电容率,又称为真空介电系数,或電常數,是一个常见於电磁学的物理常数,符号为\epsilon_0\,\!。在国际单位制裏,真空电容率的數值为: 真空電容率\epsilon_0\,\!可以用公式定義為 其中,c_0\,\!是光波傳播於真空的光速,\mu_0\,\!是真空磁導率。 採用國際單位制,光速的數值定義為 299\ 792\ 458\,\!公尺/秒,真空磁導率的數值定義為 4\pi\times 10^\,\! 亨利/公尺。因此,\epsilon_0\,\!的數值也是個定義值。但是,由於\pi\,\!是個無理數;所以,\epsilon_0\,\!只能近似為 這些數值都可以在2006 CODATA報告裏找到。 真空電容率出現於電位移\mathbf\,\!的定義式: 其中,\mathbf\,\!是電場,\mathbf\,\!是電介質的經典電極化強度。 學術界常遇到一個錯誤的觀點,就是認為真空電容率\epsilon_0\,\!是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為,\epsilon_0\,\!是一個度量系統常數,是由國際公約發表和定義而產生的結果。\epsilon_0\,\!的定義值是由光波在參考系統的光速或基準(benchmark)光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間,被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空,像外太空、超高真空(ultra high vacuum)、量子色動真空(QCD vacuum)、量子真空(quantum vacuum)等等,它們的物理性質都只是實驗和理論問題,應與\epsilon_0\,\!分題而論。\epsilon_0\,\!的含義和數值是一個度量衡學(metrology)問題,而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆,許多標準組織現在都傾向於採用電常數為\epsilon_0\,\!的名稱。.

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物理常數

物理常數,或称物理定數、物理常量或自然常数,指的是物理学中数值固定不变的物理量。它與数学常数不同,數學常數指的是一个在數值上固定不變的值,但是這個值不一定與物理測量有關。 物理常数有很多,其中比较著名的有真空光速、普朗克常数、万有引力常数、玻尔兹曼常數及阿伏伽德罗常数。它们被假设在宇宙中任何地方和任何时刻都相同。物理常数的物理意义有很多表述形式,普朗克长度表征基本物理长度,真空光速是宇宙中最大的速度,精细结构常数则表征了电子和光子之间的相互作用,是一个无量纲量。 从1937年开始,狄拉克等物理学家开始意识到物理常数有可能随着宇宙年龄的增长而发生变化,但时至今日还没有明确的实验证据能够证明狄拉克提出的这种可能性。但科学家们已经探测到了一些物理量可能每年都依极小的量发生变化,并划定了这种变化幅度可能的上限(万有引力常数变化的量大约是一年10-11;精细结构常数变化的量大约是一年10-5)。 以下是部分物理常數的列表:.

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馬克士威方程組

克士威方程組(Maxwell's equations)是一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。該方程組由四個方程式組成,分別是描述电荷如何产生电场的高斯定律、表明磁单极子不存在的高斯磁定律、解釋时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律,以及說明电流和时变电场怎样产生磁场的馬克士威-安培定律。馬克士威方程組是因英国物理学家詹姆斯·馬克士威而命名。馬克士威在19世紀60年代構想出這方程組的早期形式。 在不同的領域會使用到不同形式的馬克士威方程組。例如,在高能物理學與引力物理學裏,通常會用到時空表述的馬克士威方程組版本。這種表述建立於結合時間與空間在一起的愛因斯坦時空概念,而不是三維空間與第四維時間各自獨立展現的牛頓絕對時空概念。愛因斯坦的時空表述明顯地符合狹義相對論與廣義相對論。在量子力學裏,基於電勢與磁勢的馬克士威方程組版本比較獲人們青睞。 自從20世紀中期以來,物理學者已明白馬克士威方程組不是精確规律,精確的描述需要藉助更能顯示背後物理基礎的量子電動力學理論,而馬克士威方程組只是它的一種經典場論近似。儘管如此,對於大多數日常生活中涉及的案例,通過馬克士威方程組計算獲得的解答跟精確解答的分歧甚為微小。而對於非經典光、雙光子散射、量子光學與許多其它與光子或虛光子相關的現象,馬克士威方程組不能給出接近實際情況的解答。 從馬克士威方程組,可以推論出光波是電磁波。馬克士威方程組和勞侖茲力方程式是經典電磁學的基礎方程式。得益于這一組基礎方程式以及相關理論,許多現代的電力科技與電子科技得以被發明并快速發展。.

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麦克斯韦方程组

#重定向 馬克士威方程組.

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電磁場的數學表述

在電磁學裏,有幾種電磁場的數學表述,這篇文章會講述其中三種表述。.

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電磁波

#重定向 电磁辐射.

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電磁波方程式

在電磁學裏,電磁波方程式(英語:Electromagnetic wave equation)乃是描述電磁波傳播於介質或真空的二階微分方程式。電磁波的波源是局域化的含時電荷密度和電流密度,假若波源為零,則電磁波方程式約化為二階。這方程式的形式,以電場\mathbf\,\!和磁場\mathbf\,\!來表達為 其中,\nabla^2\,\!是拉普拉斯算符,c\,\!是電磁波在真空或介質中傳播的速度,t\,\!是時間。 由於光波就是電磁波,c\,\!也是光波傳播的速度,稱為光速。在真空裏,c.

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歐姆

欧姆是電阻值的計量單位(在中国大陆简称为「欧」);在國際單位制中是由電流所推導出的一種單位,其記號是希臘字母Ω(唸作Ohm)。 为了纪念德國物理學家格奥尔格·欧姆而命名;他定義了電壓和電流之間的關係,1A的電流通過1\Omega的電阻會產生1V的壓降,這個關係式也稱為歐姆定律。.

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法拉

法拉(farad)是电容的国际单位,简称法,单位符号为F。是一种国际单位制导出单位,是以发现电磁感应现象的英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)的名字而命名的。 由\mbox.

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普朗克阻抗

#重定向 普朗克單位制.

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