高斯单位制（计量单位的制度）

简介

高斯单位制(CGS)，又称混合单位制，又称厘米克秒制(centimetre-gram-second system)，简称高斯制。高斯制在电磁学中有两套单位制，一套以库仑定律为基础，称为静电制，记作CGSE；另一套以安培定律为基础，成为静磁制，记作CGSM。在高斯单位制中，与点电荷有关的公式都很简单，在实际应用中比较方便，所以有些书刊仍然采用高斯单位制。

除了高斯单位制以外，最常用的别种选择是国际单位制。在大多述领域，国际单位制是主要使用的单位制。随着时光的流易，越来越多的人士选择摒弃高斯单位制，改采用国际单位制。高斯单位制与国际单位制之间的单位转换并不像平常单位转换那样简易。例如，电磁学的物理定律方程，像麦克斯韦方程组，依使用哪种单位制而定，需要做相关调整；在高斯单位制是无量纲的物理量，像电容率或磁导率，换到国际单位制，可能会变为具有量纲。

主要内容

目前，高斯单位制必须与国际单位制挂钩才有实验意义，因为只有国际单位制才对各个物理量有精确的定义。高斯单位制在某些领域会使公式较为简洁，例如经常需要处理球对称情况的天体物理学领域。但在经常需要处理直线情况的工程领域，国际单位制的公式更加简洁。

基本单位如右图。

高斯单位制

国际制中的库仑定律

静电制中的库仑定律

静磁学中的安培定律在国际制和静磁制中的表达式也是不同的。安培定律描述两根相距r，携带电流的导线之间的相互作用力。表达式如下。

安培定律

最后列表总结。

各种不同的制

在厘米-克-秒制内，有好几种电磁单位系统，高斯单位制只是其中的一种。其它有静电单位制（electrostatic units）、电磁单位制（electromagnetic units）、洛伦兹-亥维赛单位制（Lorentz-Heaviside units）。

另外还有一类称为自然单位制的制度，包括原子单位制、普朗克单位制等等。从某些方面来看，在厘米-克-秒制与国际单位制之间，这些自然单位制比较接近前者。例如，假设选择自然单位制或厘米-克-秒制，则高斯定律方程里，都有一个因子，而库仑定律方程里则无；假设选择国际单位制，则高斯定律方程里没有因子，而库仑定律方程里则有。另外，高斯单位制比国际单位制少一个基本单位，即电荷的单位不是基本单位，而自然单位制的基本单位又少了许多。

现今，国际单位制是最常使用的单位制。在工程学领域与实用领域，几乎普遍采用国际单位制，这已是很多年的事实。在科技文献里，像理论物理学与天文学的文献，直到最近几年，高斯单位制是主要单位制，但现在也越来越少使用。

自然单位制比较常见于更理论、更抽象的物理领域，特别是粒子物理学与弦理论。

单位制差别

有理化单位制

高斯单位制与国际单位制之间，一个差别是在一些方程里的因子4π。国际单位制被分类为“有理化单位制”，因为，麦克斯韦方程组里没有因子4π，但是，库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的方程里，都含有因子4π。采用高斯单位制的状况完全相反。麦克斯韦方程组里含有因子4π，但是，库仑定律和毕奥-萨伐尔定律的方程里，都没有因子4π。因此，高斯单位制被分类为“非理化单位制”。

电荷的单位

对于高斯单位制与国际单位制，电荷单位的定义有很大的区别。国际单位制特别为电现象设置一个基本单位──安培(ampere)，这动作的后果是，电荷是一种物理数量的一种独特量纲，（1库伦（coulomb）=1ampere×1second）不能用机械单位（kg、m、s）来表达。库仑定律方程为

其中，F是库仑力，是真空介电常数，Q1和Q2是两个相互作用的电荷，r是这两个电荷之间的距离。

真空介电常数 的量纲为ampereskgm。借着真空介电常数 的单位，库仑定律方程两边的量纲可以一致化。假若没有，则方程两边的量纲不一致；而在高斯单位制内，并不存在。

在高斯单位制内，电荷的单位statC，可以完全以机械单位写为1 statC = 1 gcms

库仑定律方程相当简单：

假设电荷的单位是statC，半径的单位是cm，则作用力的单位是达因（dyne）。

磁物理量的单位

与国际单位制不同，在高斯单位制内，电场E与磁感应强度（B场）B的量纲一样。这总计为B场在两个单位制内光速因子c的差异。同样的因子也发生于其他磁物理量，像磁场强度（H场）与磁化强度。例如，对于传播于真空的平面电磁波，在高斯单位制内， ；但在国际单位制内， 。

电极化矢量、磁化矢量

与国际单位制不同，在高斯单位制内，电场E、电势移D、电极化强度P、磁感应强度B、磁场强度H、磁化强度M，都具有同样的量纲。另外一个重点是，在高斯单位制与国际单位制内，物质的电极化率与磁化率都不具量纲，然而，它们在两个单位制内的数值都不一样。稍后，会列出它们的方程。