Фундаментальные физические постоянные

Таблица фундаментальных физических постоянных в системе СИ: скорость света, постоянная Планка, элементарный заряд, постоянные Больцмана и Авогадро (точные по определению с 2019 года), электрическая и магнитная постоянные, массы электрона и протона, гравитационная постоянная, постоянная тонкой структуры, а также часто используемые производные величины: тепловое напряжение, газовая постоянная, электронвольт.

Рекламный блок «после калькулятора» (ads/after-calc.html)

С 20 мая 2019 года семь основных единиц СИ определяются через фиксированные значения физических постоянных. Поэтому скорость света, постоянная Планка, элементарный заряд, постоянные Больцмана и Авогадро теперь точные — у них нет погрешности. Остальные постоянные измеряются экспериментально; для них приведено столько знаков, сколько достаточно для инженерных и учебных расчётов.

Постоянные, точные по определению

ВеличинаОбозначениеЗначение
Скорость света в вакуумеc299 792 458 м/с
Постоянная Планкаh6,626 070 15·10⁻³⁴ Дж·с
Элементарный зарядe1,602 176 634·10⁻¹⁹ Кл
Постоянная Больцманаk1,380 649·10⁻²³ Дж/К
Постоянная АвогадроNA6,022 140 76·10²³ моль⁻¹
Частота сверхтонкого перехода цезия-133ΔνCs9 192 631 770 Гц
Световая эффективность излучения 540 ТГцKcd683 лм/Вт

Из них точно вычисляются и производные постоянные: молярная газовая постоянная R = NAk = 8,314 462 618… Дж/(моль·К), постоянная Фарадея F = NAe = 96 485,332 12… Кл/моль, приведённая постоянная Планка ħ = h/2π = 1,054 571 817…·10⁻³⁴ Дж·с, электронвольт 1 эВ = 1,602 176 634·10⁻¹⁹ Дж.

Рекламный блок «внутри статьи» (ads/in-article.html)

Измеряемые постоянные

ВеличинаОбозначениеЗначение
Электрическая постояннаяε08,854 187 8·10⁻¹² Ф/м
Магнитная постояннаяμ01,256 637 06·10⁻⁶ Гн/м
Волновое сопротивление вакуумаZ0 = μ0c376,730 31 Ом
Постоянная тонкой структурыα1/137,035 999
Масса электронаme9,109 383 7·10⁻³¹ кг
Масса протонаmp1,672 621 92·10⁻²⁷ кг
Масса нейтронаmn1,674 927 5·10⁻²⁷ кг
Атомная единица массыu1,660 539 07·10⁻²⁷ кг
Гравитационная постояннаяG6,674 3·10⁻¹¹ м³/(кг·с²)
Постоянная Стефана — Больцманаσ5,670 374·10⁻⁸ Вт/(м²·К⁴)
Постоянная РидбергаR∞10 973 731,6 м⁻¹

Постоянная Стефана — Больцмана после 2019 года выражается через точные h, c и k, поэтому тоже точна; в таблице она приведена с округлением. До 2019 года μ0 была точной (4π·10⁻⁷ Гн/м), теперь она измеряемая, но отличается от 4π·10⁻⁷ меньше чем на одну миллиардную. Для расчётов можно по-прежнему пользоваться 4π·10⁻⁷.

Величины, которые нужны в электронике

ВеличинаФормулаЗначение
Тепловое напряжение при 300 КkT/e25,85 мВ
Тепловое напряжение при 25 °CkT/e25,69 мВ
Тепловой шум резистора 1 кОм при 300 К√(4kTR)4,07 нВ/√Гц
Квант магнитного потокаh/2e2,067 833 848…·10⁻¹⁵ Вб
Квант проводимости2e²/h7,748 091 73…·10⁻⁵ См
Постоянная фон Клитцингаh/e²25 812,807 45… Ом
Длина волны 1 ГГц в вакуумеc/f29,98 см
Энергия фотона 1 эВ — длина волныhc/E1239,84 нм

Тепловое напряжение входит в уравнение диода и транзистора: при комнатной температуре ток диода увеличивается в e раз на каждые ≈ 26 мВ (умноженные на коэффициент неидеальности) прямого напряжения. Скорость распространения сигнала по дорожке печатной платы равна c/√εэфф, где εэфф — эффективная диэлектрическая проницаемость (см. таблицу проницаемостей).

Рекламный блок «внизу страницы» (ads/bottom.html)