空きスペースのインピーダンス

自由空間のインピーダンス Z 0は、自由空間を通過する電磁放射の電界と磁界の大きさに関する物理定数です。つまり、 Z 0 = | E | / | H |、どこ| E |は電界強度であり、| H |磁場強度です。現在受け入れられている値は

Z 0 = 376.730313667（57）Ω。

自由空間のインピーダンス（つまり、自由空間における平面波の波動インピーダンス）は、真空透過率μ0と真空中の光速c 0の積に等しくなります。2019年以前は、これらの定数の値は（アンペアとメーターの定義でそれぞれ与えられた）正確であると見なされ、したがって、自由空間のインピーダンスの値も同様に正確であると見なされました。ただし、2019年5月20日に施行されたSIベースユニットの再定義では、真空c 0の光の速度のみが正確に定義された値を保持するため、自由空間のインピーダンスは実験測定の対象となります。

用語

誘電体媒質を通過する平面波の類似した量は、媒質の固有インピーダンスと呼ばれ、 η （η）と呼ばれます。したがって、 Z 0は、自由空間の固有インピーダンスと呼ばれることもあり、記号η0が与えられます。

• 自由空間の波動インピーダンス 、
• 真空インピーダンス 、
• 真空の固有インピーダンス
• 真空の特性インピーダンス 、
• 自由空間の波抵抗 。

他の定数との関係

上記の定義、およびマックスウェルの方程式の平面波解から、

Z0 = EH =μ0c0=μ0ε0=1ε0c0、{\ displaystyle Z_ {0} = {\ frac {E} {H}} = \ mu _ {0} c_ {0} = {\ sqrt {\ frac {\ mu _ {0}} {\ varepsilon _ {0}}}} = {\ frac {1} {\ varepsilon _ {0} c_ {0}}}、}

どこ

μ0は磁気定数、 ε0は電気定数、 c 0は自由空間における光の速度です。

Z 0の逆数は、自由空間のアドミタンスと呼ばれることもあり、記号Y 0で表されます。

過去の正確な値

1948年から2019年の間に、SI単位アンペアが正確に4π×10 -7 H / mでμ0の数値を選択することによって定義しました。同様に、1983年以来、 c 0の値を299792458 m / sに選択することにより、SIメーターは秒に対して定義されています。その結果、

Z0 =μ0c0=119.9169832πΩ{\ displaystyle Z_ {0} = \ミュー_ {0}、C_ {0} = 119.916 \、9832 \ \ PI〜\オメガ} 正確に 、

または

Z0 = 376.73031346177…Ω。{\ displaystyle Z_ {0} = 376.730 \、313 \、461 \、77 \ ldots〜\ Omega。}

この依存関係のチェーンは、アンペアが2019年5月20日に再定義されたときに変更されました。

120πオームとしての近似

1990年ごろ以前に書かれた教科書や論文では、 Z 0をおおよそ120πオームに置き換えるのが非常に一般的です。これは、当時の電流と合わせて、光速c 0を正確に3×108 m / s 4π×10 -7 H / mとμ0の定義。たとえば、Cheng 1989は、ヘルツ双極子の放射抵抗は

Rr≈80π2（lλ）2 {\ displaystyle R_ {r} \ approx 80 \ pi ^ {2} \ left（{\ frac {l} {\ lambda}} \ right）^ {2}}（ 正確ではありません ）。

この慣行は、与えられた式の単位の結果として生じる不一致から認識されるかもしれません。単位の考慮、またはより正式な次元分析を使用して、式をより正確な形式に復元することができます。この場合、

Rr =2π3Z0（lλ）2。{\ displaystyle R_ {r} = {\ frac {2 \ pi} {3}} Z_ {0} \ left（{\ frac {l} {\ lambda}} \ right）^ {2}。}