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]. Определяет напряжённость электрического поля в вакууме, где она максимальна, в отличие от ослабляющих напряжённость любых материальных сред.

Иногда, используя устаревшую терминологию, называют электрической (или диэлектрической) проницаемостью вакуума[2]. Измеряется в фарадах, делённых на метр (в системе СИ). В системе СГС (Гауссовской) её принимают равной единице.

Определение править

По определению в СИ электрическая постоянная   связана со скоростью света   и магнитной постоянной   соотношением[1]

 

Численное значение править

В Международной системе единиц править

До изменения СИ 2018—2019 годов править

Поскольку в СИ для магнитной постоянной было справедливо точное равенство  Гн/м, то для электрической постоянной выполнялось соотношение

 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   в СИ:

  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 править

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 править

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 править

В материальных уравнениях, в вакууме, через электрическую постоянную связаны вектор электрической индукции   и вектор напряжённости электрического поля  :

 

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

 ,

где  сила воздействия первого заряда на второй,   и   — величины этих зарядов, а  радиус-вектор второго заряда, отсчитываемый от первого.

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

См. также править

Примечания править

  1. 1 2 Электрическая постоянная Архивная копия от 2 марта 2013 на Wayback Machine — статья в Физической энциклопедии
  2. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 213. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  3. Размерность м/Гн у численного коэффициента — из размерности магнитной постоянной.
  4. CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants (англ.). Дата обращения: 20 мая 2019. Архивировано 18 ноября 2016 года.