Магнитная постоянная

Магнитная постоянная (${\displaystyle \mu _{0}}$) — физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма в виде коэффициента пропорциональности при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц (СИ)^[1].

Иногда называют магнитной проницаемостью вакуума. Вакуум как эталонная среда проницаемости, дающая магнитную постоянную, выбран по аналогии последней с электрической постоянной. Остальные среды обладают либо значительно большей магнитной проницаемостью (ферромагнетики), либо чуть большей (парамагнетики), либо чуть меньшей (диамагнетики), либо, при переходе в сверхпроводящее состояние — способны быть полностью непроницаемыми для магнитного поля. Измеряется в генри на метр (или в ньютонах на ампер в квадрате).

В материальных уравнениях, в вакууме, через магнитную проницаемость связаны вектор напряжённости магнитного поля H и вектор магнитной индукции B:

${\displaystyle \mathbf {B} =\mu _{0}\ \mathbf {H} .}$

Через магнитную постоянную осуществляется связь между относительной и абсолютной магнитной проницаемостью.

Численное значение

В Международной системе единиц

До изменения СИ 2018—2019 годов

Численное значение магнитной постоянной вытекает из определения ампера, единицы силы электрического тока, являющегося одной из основных единиц СИ. Согласно определению, принятому IX Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1948 году и действовавшему до 2019 года, «Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2⋅10⁻⁷ ньютона»^[2][3].

С другой стороны, сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии ${\displaystyle r}$ друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи ${\displaystyle I_{1}}$ и ${\displaystyle I_{2}}$, приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:

${\displaystyle {\frac {F}{l}}={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {2I_{1}I_{2}}{r}}.}$

С учётом определения ампера из этого соотношения следует точное равенство:

μ₀ = 4π · 10⁻⁷ Гн/м.

Соответственно выполняется:

μ₀ ≈ 1,2566370614 · 10⁻⁶ Н/А².

После изменений СИ 2018—2019 годов

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 магнитной постоянной стало экспериментально определяемой величиной, хотя численно её значение осталось прежним с высокой точностью. Значение, рекомендованное CODATA^[4]:

μ₀ = 1,25663706212(19) · 10⁻⁶ Н·А⁻², или Гн·м⁻¹.

В системе СГС

В системе СГС магнитная постоянная как коэффициент, связывающий напряжённость и индукцию магнитного поля в вакууме, также может быть введена. При этом в различных вариантах системы СГС магнитная постоянная имеет разную размерность и значение. В частности, Гауссова система единиц и система СГСМ построены так, что магнитная постоянная равна 1, а в системе СГСЭ она равна ${\displaystyle 1/c^{2}}$.

См. также

• Электрическая постоянная
• Скорость света

Примечания

Эта страница в последний раз была отредактирована 10 декабря 2023 в 15:01.