Магнітна стала

Шаблон:UniboxМагні́тна ста́ла — розмірнісна величина, запроваджена в Міжнародній системі величин (ISQ), на основі якої побудована Міжнародна система одиниць (SI), як коефіцієнт пропорційності між вектором магнітної індукції і напруженістю магнітного поля у вакуумі. Звідси застаріла назва — магнітна проникність вакууму.

Позначається символом ${\mu }_0$. Також називається проникністю вільного простору (Шаблон:Lang-en) або пустого простору (Шаблон:Lang-en2). Її величина у вакуумі визначається (а не вимірюється) як:

${\mu }_0\stackrel{\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{f}}{=}4\pi \times 10^{-7}$ Н/А² = 4π×10⁻⁷ Гн/м, або наближено 1.2566×10⁻⁶ Гн/м (або Тл·м/А)

Ця величина є наслідком визначення ампера в одиницях сили на одиницю довжини між нескінченно довгими паралельними провідниками з нульовою площею перерізу у вакуумі. Для детальнішого розгляду проблеми дивись праці Сервея та Джівлетта, або Монка. Дивись також закон Ампера.

У вакуумі магнітна константа визначає величину відношення магнітної напруженості поля, або H- поле (обчислене зі струму) у виразах магнітної густини потоку до B-поля (при обчисленні сили Лоренца):

$𝐁={\mu }_0𝐇.$

Див. рівняння Максвелла.

Магнітна стала ${\mu }_0$ не є незалежною. Вона пов'язана з електричною сталою ${ϵ}_0$ та швидкістю світла у вакуумі $c_0$, наступною формулою:

${c_0}^2{ϵ}_0{\mu }_0=1.$

Термінологія

Історично склалося, що константа ${\mu }_0$ має багато назв. Наприклад, у Червоній книзі IUPAP за 1987 рік вона називалася проникністю вакууму Інший приклад, сьогодні рідко вживаний, — «магнітна проникність вакууму» («magnetic permittivity of vacuum») Див. Серванта

Термін вакуумна проникність і різні похідні від нього залишаються поширеними, проте організації стандартизації перейшли до терміна магнітна стала (Шаблон:Lang-en), як до узагальненої форми для цього поняття, хоча старі терміни продовжують уживатися як синоніми.

Термін магнітна стала уникає слів «проникність» тіа «вакуум», бо ця фізична величина є визначеною, а не результатом експериментальних вимірювань.

Лінійну проникність вакууму неможливо виміряти, бо остання визначає ампер. Аналогічно, швидкість світла у вакуумі також неможливо виміряти, бо остання визначає метр. За визначенням, проникність вакууму дорівнює ${\mu }_0$.

Проникність вакууму посилається на основний стан вільного простору. Див. статті про вільний простір в вакуумний стан для деталей про ці ідеальні та широковживані в фізиці стани.

Зауваження

Слід відзначити, що існує упереджене ставлення до магнітної та електричної констант з боку прихильників системи СГСШаблон:Нейтральність?Шаблон:Джерело?, яке має витоки в ранньому етапі становлення системи SI. У ті часи й магнітна, й електрична константи визначалися суто формально, як розмірнісні числові множники, що залежать від числа «пі» у вигляді:

${\epsilon }_0^{*}=\frac{1}{36\pi \cdot 10^9}=8,841941283\cdot 10^{-12}$Ф/м.

Відношення сучасної електричної константи до раніше штучно введеної дорівнює:

$\delta =\frac{{\epsilon }_0}{{\epsilon }_0^{*}}=1,000692286$,

тобто вона мало відрізняється від сучасного значення, яке визначено через швидкість світла у вакуумі. Звідси також росте несприйняттяШаблон:Джерело? т. з. хвильового опору вакууму, який у старих позначеннях був:

$Z_{W0}=\sqrt{\frac{{\mu }_0}{{\epsilon }_0^{*}}}=120\pi =376,9911184$ Ом, тобто практично ціле число 377 Ом. Сучасне значення цього опору дорівнює 376,730313 Ом і теж визначається швидкістю світла у вакуумі.

Див. також

• Електрична константа
• Швидкість світла
• Вакуум
• Хвильовий опір вакууму

• Рівняння Максвелла
• Хвильове рівняння
• Монохроматична плоска хвиля