Введение

Абсолютная диэлектрическая проницаемость свободного пространства – электрическая константа.

Значение ε0 Единицы измерения: Ф⋅м−1 55.26349406 е2⋅эВ−1⋅мкм−1

Диэлектрическая проницаемость вакуума, обычно обозначаемая "ε0" (произносится "эпсилон ноль"), является значением абсолютной диэлектрической проницаемости классического вакуума. Её также можно назвать проницаемостью свободного пространства, электрической константой или распределенной ёмкостью вакуума. Это идеальная (базовая) физическая константа. Её значение CODATA:

(фарады на метр) с относительной погрешностью в…

Это мера того, насколько плотное электрическое поле может образоваться в ответ на электрические заряды, и связывает единицы измерения электрического заряда с механическими величинами, такими как длина и сила. Например, сила между двумя разделенными электрическими зарядами с сферической симметрией (в вакууме классического электромагнетизма) определяется законом Кулона:

Здесь q1 и q2 – заряды, r – расстояние между их центрами, а значение постоянной составляющей (известной как постоянная Кулона, ke) приблизительно равно 9 × 109 Н⋅м2⋅Кл−2. Аналогично, ε0 входит в уравнения Максвелла, которые описывают свойства электрических и магнитных полей и электромагнитного излучения, а также связывают их с источниками. В электротехнике ε0 используется в качестве единицы измерения для определения диэлектрической проницаемости различных диэлектрических материалов.

Переопределение единиц СИ

Ампер был переопределен путем определения элементарного заряда как точного числа кулонов, начиная с 20 мая 2019 года. Понятия "диэлектрическая проницаемость вакуума" или "диэлектрическая проницаемость свободного пространства" широко распространены. Организации по стандартизации во всем мире теперь используют термин "электрическая постоянная" для обозначения этой величины. Другим историческим синонимом была "диэлектрическая постоянная вакуума", поскольку в прошлом "диэлектрическая постоянная" иногда использовалась для обозначения абсолютной диэлектрической проницаемости. Однако в современной практике "диэлектрическая постоянная" обычно относится исключительно к относительной диэлектрической проницаемости ε/ε₀, и даже такое использование некоторыми органами по стандартизации считается "устаревшим" в пользу относительной статической диэлектрической проницаемости. Следовательно, термин "диэлектрическая постоянная вакуума" для обозначения электрической постоянной ε₀ большинством современных авторов считается устаревшим, хотя отдельные примеры его продолжающегося использования все еще встречаются. Что касается обозначений, то постоянная может быть обозначена как ε₀, так и 0, используя один из общепринятых символов для буквы эпсилон.

Историческое происхождение параметра ε0

Как указано выше, параметр ε₀ является постоянной измерительной системы. Его присутствие в уравнениях, используемых для определения электромагнитных величин, является результатом так называемого процесса рационализации, описанного ниже. Однако способ определения его значения обусловлен тем, что уравнения Максвелла предсказывают, что в свободном пространстве электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Понимание того, почему ε₀ имеет именно такое значение, требует краткого исторического обзора.

Определение значения ε0

Теперь добавляется требование, чтобы сила измерялась в ньютонах, расстояние – в метрах, а заряд – в практической единице, кулоне, который определяется как заряд, накопленный при токе в 1 ампер в течение одной секунды. Это показывает, что параметру ε0 следует присвоить единицу измерения С²⋅Н⁻¹⋅м⁻² (или эквивалентные единицы, фактически – "фарады на метр"). Для установления численного значения ε0 используется тот факт, что при использовании рационализированных форм закона Кулона и закона силы Ампера (а также других принципов) для вывода уравнений Максвелла обнаруживается указанная выше связь между ε0, μ0 и c0. В принципе, можно выбрать, считать ли кулон или ампер фундаментальной единицей электричества и магнетизма. На международном уровне было принято решение использовать ампер. Это означает, что значение ε0 определяется значениями c0 и μ0, как указано выше. Более подробное объяснение того, как определяется значение μ0, можно найти в статье "Проницаемость вакуума".