Permitividad de vacío
La permitividad del vacío , comúnmente denotada como ε 0 (pronunciado como "epsilon cero" o "epsilon cero"), es el valor de la permitividad dieléctrica absoluta del vacío clásico . Alternativamente, puede denominarse permitividad del espacio libre, constante eléctrica o capacitancia distribuida del vacío. Es una constante física ideal (línea de base) . Su valor CODATA es:
Sus dimensiones en unidades básicas del SI son . Es la capacidad de un campo eléctrico para penetrar un vacío. Esta constante relaciona las unidades de carga eléctrica con cantidades mecánicas como la longitud y la fuerza. [2] Por ejemplo, la fuerza entre dos cargas eléctricas separadas con simetría esférica (en el vacío del electromagnetismo clásico ) viene dada por la ley de Coulomb :
Aquí, q 1 y q 2 son las cargas, r es la distancia entre sus centros y el valor de la fracción constante (conocida como la constante de Coulomb , ) es aproximadamente 9 × 10 9 N⋅m 2 ⋅C −2 . Asimismo, ε 0 aparece en las ecuaciones de Maxwell , que describen las propiedades de los campos eléctricos y magnéticos y la radiación electromagnética , y los relacionan con sus fuentes.
donde c es el valor definido para la velocidad de la luz en el vacío clásico en unidades SI , [4] : 127 y μ 0 es el parámetro que las organizaciones internacionales de normalización denominan " constante magnética " (comúnmente llamada permeabilidad al vacío o permeabilidad del espacio libre ). Dado que μ 0 tiene un valor aproximado 4π × 10 −7 H / m , [5] y c tiene el valor definido 299 792 458 m⋅s −1 , se sigue queε 0 se puede expresar numéricamente como
Los orígenes históricos de la constante eléctrica ε 0 y su valor se explican con más detalle a continuación.
El amperio se redefinió definiendo la carga elemental como un número exacto de culombios a partir del 20 de mayo de 2019, [4] con el efecto de que la permitividad eléctrica del vacío ya no tiene un valor exactamente determinado en unidades SI. El valor de la carga del electrón se convirtió en una cantidad definida numéricamente, no medida, lo que convirtió a μ 0 en una cantidad medida. En consecuencia, ε 0 no es exacto. Como antes, está definido por la ecuación ε 0 = 1/( μ 0 c 2 ) , y por lo tanto está determinado por el valor de μ 0 , la permeabilidad al vacío magnéticoque a su vez está determinada por la constante de estructura fina adimensional determinada experimentalmente α :