معاوقة الفراغ

معاوقة الفراغ (Z₀) هو ثابت فيزيائي متعلق بقيم المجالات الكهربائية والمغناطيسية لموجة كهرومغناطيسية تسير عبر الفضاء أو الفراغ، حيث: |Z₀ = |E| / |H، حيث |E| هو قوة المجال الكهربائي و |H| هو قوة المجال المغناطيسي. وقيمة معاوقة الفراغ على وجه الدقة تساوي:

${\displaystyle Z_{0}=119.9169832\;\pi \ \Omega \approx 376.730\ 313\ 461\ 77\ldots \Omega }$.

معاوقة الفراغ (أو بشكل أدق المعاوقة لموجة على شكل مستوى في الفراغ) تساوي حاصل ضرب نفاذية الفراغ أو الثابت المغناطيسي μ₀  وسرعة الضوء في الفراغ c₀.

التعريف

بما أن المعاوقة لموجة على شكل مستوى تسير عبر وسط عازل تسمى المعاوقة الفعلية، ويرمز لها بالرمز η (إتا)، وكذلك فإن Z₀ تعبر أحيانًا عن المعاوقة الفعلية  للفراغ،^[1] فيُرمز لها بالرمز η₀.^[2] ولذلك فإن معاوقة الفراغ لها عدة تعريفات منها:

• معاوقة الموجة في الفضاء الحر^[3]
• معاوقة الفراغ^[4]
• المعاوقة الفعلية للفراغ^[5]
• المعاوقة المُميِّزة للفراغ ^[6]
• مقاومة الموجة في الفضاء الحر.^[7]

بالنسبة إلى ثوابت أخرى

من التعريف السابق ومن خلال حل معادلات ماكسويل لموجة على شكل مستوى؛ نستنتج الآتي:

${\displaystyle Z_{0}={\frac {E}{H}}=\mu _{0}c_{0}={\sqrt {\frac {\mu _{0}}{\varepsilon _{0}}}}={\frac {1}{\varepsilon _{0}c_{0}}}}$

حيث:

نفاذية الفراغ ${\displaystyle \mu _{0}=}$ 

وثابت الحقل الكهربائي ${\displaystyle \varepsilon _{0}=}$

وسرعة الضوء في الفراغ ${\displaystyle c_{0}=}$.^[8][9]

أحيانًا يتم التعبير عن مقلوب المعاوقة${\displaystyle Z_{0}\ }$ أي المسامحة للموجة في الفراغ بالرمز ${\displaystyle Y_{0}\ }$.

القيمة الدقيقة

منذ عام 1948 وحسب نظام الوحدات الدولي لوحدة أمبير؛ تم اعتماد قيمة نفاذية الفراغ μ₀ بأنها تساوي 4π × 10⁻⁷ هنري (وحدة)/m. ومنذ عام 1983 وحسب النظام الدولي لوحدة متر؛ تم تحديد قيمة c₀ أنها تساوي 299792458 م/ث. وبالتالي فإن:

${\displaystyle Z_{0}=\mu _{0}c_{0}=119.9169832\;\pi \ \Omega }$

أو

${\displaystyle Z_{0}\approx 376.730\ 313\ 461\ 77\ldots \Omega .}$

ومن المقرر أنه سوف يتم تغيير تعريف وحدة أمبير في عام 2018.

تقريب القيمة إلى 120π أوم

في أغلب الكتب المدرسية والأوراق البحثية والمراجع العلمية قبل عام 1990، يتم استخدام القيمة التقريبية 120π أوم لـ ${\displaystyle Z_{0}}$. وذلك عند أخذ سرعة الضوء 3×10⁸ م/ث.

مقالات ذات صلة

• معاوقة الموجة
• وحدات بلانك
• فراغ

مراجع

1. Haslett, Christopher J. (2008). Essentials of radio wave propagation. Cambridge University Press. صفحة 29.  . مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2019.
2. David K Cheng (1989). Field and wave electromagnetics (الطبعة Second). New York: Addison-Wesley.  .
3. Guran, Ardéshir; Mittra, Raj; Moser, Philip J. (1996). Electromagnetic wave interactions. World Scientific. صفحة 41.  . مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2017.
4. Clemmow, P. C. (1973). An introduction to electromagnetic theory. University Press. صفحة 183.  . مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2017.
5. Kraus, John Daniel (1984). Electromagnetics. McGraw-Hill. صفحة 396.  . مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2017.
6. Cardarelli, François (2003). Encyclopaedia of scientific units, weights, and measures: their SI equivalences and origins. Springer. صفحة 49.  . مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2016.
7. Ishii, Thomas Koryu (1995). Handbook of Microwave Technology: Applications. Academic Press. صفحة 315.  . مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2017.
8. With ISO 31-5, NIST and the BIPM have adopted the notation c₀ for the speed of light in free space.
9. "Current practice is to use c₀ to denote the speed of light in vacuum according to ISO 31.

وصلات خارجية

• John David Jackson (1998). Classical electrodynamics (الطبعة Third). New York: Wiley.  . مؤرشف من الأصل في 04 أغسطس 2009.

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة كهرباء
• موسوعة الفيزياء
• موسوعة إلكترونيات