Электрическая постоянная

Электрическая постоянная (ранее также носила название диэлектрической постоянной) — физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма, в том числе закона Кулона, при записи их в рационализованной форме, соответствующей Международной системе единиц (СИ)^[1].

Иногда, используя устаревшую терминологию, называют электрической (или диэлектрической) проницаемостью вакуума^[2]. Измеряется в фарадах, делённых на метр.

Определение[ | ]

По определению в СИ электрическая постоянная ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ связана со скоростью света ${\displaystyle c}$ и магнитной постоянной ${\displaystyle \mu _{0}}$ соотношением^[1]

${\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{\mu _{0}c^{2}}}.}$

Численное значение[ | ]

В Международной системе единиц[ | ]

До изменения СИ 2018—2019 годов[ | ]

Поскольку в СИ для магнитной постоянной было справедливо точное равенство ${\displaystyle \mu _{0}=4\pi \ \times \ 10^{-7}\ }$Гн/м, то для электрической постоянной выполнялось соотношение

${\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{4\pi c^{2}}}\cdot 10^{7}}$м/Гн,^[3]

также являвшееся точным.

Учитывая, что скорости света в СИ приписано точное значение, по определению равное 299 792 458 м/с, из последнего соотношения следует численное значение ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ в СИ:

${\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{4\pi \cdot \ 299792458^{2}\times 10^{-7}}}}$ Ф/м ≈ 8,85418781762039 · 10⁻¹² Ф·м⁻¹.

Или, выражая то же через основные единицы СИ,

ε₀ ≈ 8,85418781762039 · 10⁻¹² м⁻³·кг⁻¹·с⁴·А².

После изменений СИ 2018—2019 годов[ | ]

С 2019 года вступили в силу изменения в СИ, включающие, в частности, переопределение ампера на основе фиксации численного значения элементарного заряда. Это привело к тому, что значение электрической постоянной стало экспериментально определяемой величиной, хотя численно её значение осталось прежним с высокой точностью. Значение электрической постоянной, рекомендованное CODATA^[4]:

ε₀ = 8,8541878128(13) · 10⁻¹² м⁻³·кг⁻¹·с⁴·А², или Ф·м⁻¹.

В системе СГС[ | ]

В системе СГС электрическая постоянная как коэффициент, связывающий напряжённость и индукцию электрического поля в вакууме, также может быть введена. При этом в различных вариантах системы СГС электрическая постоянная имеет разную размерность и значение. Конкретно, Гауссова система единиц и система СГСЭ построены так, что электрическая постоянная безразмерна и равна 1, а в системе СГСМ она равна ε₀ = 1/c² ≈ 1,11265005605362 · 10⁻²¹ с²·см⁻².

Некоторые уравнения электродинамики в СИ[ | ]

В материальных уравнениях, в вакууме, через электрическую постоянную связаны вектор электрической индукции ${\displaystyle \mathbf {D} }$ и вектор напряжённости электрического поля ${\displaystyle \mathbf {E} }$:

${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{0}\ \mathbf {E} .}$

Она также входит в запись закона Кулона (тоже в вакууме):

${\displaystyle \mathbf {F} _{12}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\cdot {\frac {q_{1}q_{2}}{r_{12}^{2}}}{\frac {\mathbf {r} _{12}}{r_{12}}}.}$

При использовании СИ произведение электрической постоянной на относительную диэлектрическую проницаемость называют абсолютной диэлектрической проницаемостью.

См. также[ | ]

• Магнитная постоянная
• Скорость света
• Уравнения Максвелла

Примечания[ | ]

Для улучшения этой статьи по физике желательно: Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. Добавить иллюстрации. Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником.