Электрическая постоянная

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Электри́ческая постоя́нная (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 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[править | править вики-текст]

По определению электрическая постоянная \varepsilon_0 связана со скоростью света c и магнитной постоянной \mu_0 соотношением[1]

\varepsilon_0 = \frac{1}{\mu_0 c^2}.

Поскольку для магнитной постоянной справедливо точное равенство \mu_0 = 4 \pi\ \times \ 10^{-7}\ , то для электрической постоянной выполняется соотношение

\varepsilon_0 = \frac{1}{4 \pi c^2 \times \ 10^{-7}},

также являющееся точным.

Учитывая, что скорости света в СИ приписано точное значение, по определению равное 299 792 458 м/с, из последнего соотношения следует численное значение \varepsilon_0:

\varepsilon_0  = \frac{1}{4 \pi\times\ 299792458^2 \times \ 10^{-7}} Ф/м  \approx 8,854187817\times 10^{-12} Ф/м.

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

\mathbf{D} = \varepsilon_0 \ \mathbf{E}.

Она также входит в запись закона Кулона:

\mathbf{F}_{12}=\frac{q_1 q_2}{4\pi\varepsilon_0 r_{12}^2} \frac{\mathbf{r}_{12}}{r_{12}}.

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

Предполагаемое переопределение[править | править вики-текст]

В 2011 году XXIV Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) приняла резолюцию[3], в которой, в частности, предложено в будущей ревизии Международной системы единиц (СИ) переопределить несколько основных единиц, включая ампер, таким образом, чтобы они были основаны не на созданных человеком артефактах, а на фундаментальных физических постоянных или свойствах атомов.

Предполагается, что в СИ величине элементарного электрического заряда e будет приписано точное значение, равное 1,602 17X·10−19 Кл[4], а новое определение ампера будет основано на этом точном значении элементарного заряда, выраженного в c·А.

Следствием такого подхода к определению ампера станет изменение статуса электрической постоянной: после предполагаемого переопределения ампера значение электрической постоянной будет равно \frac{1}{4 \pi\times\ 299792458^2 \times \ 10^{-7}} Ф/м, но это значение приобретёт погрешность (неопределённость) и в дальнейшем будет определяться экспериментально[3].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Электрическая постоянная — 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. 1 2 On the possible future revision of the International System of Units, the SI (англ.) Резолюция XXIV Генеральной конференции по мерам и весам (2011)
  4. Здесь Х заменяет одну или более значащих цифр, которые будут определены в окончательном варианте на основании наиболее точных рекомендаций Комитета по данным для науки и техники (CODATA)