진공 유전율

ε의0 값	구성 단위
8.8541878128(13)×10−12	팜−1
55.26349406	e2[GeV−1] fm−1

진공₀ 유전율(일반적으로 엡실론 제로 또는 "엡실론 제로"로 발음됨)은 고전 진공의 절대 유전율 값이다.자유 공간의 유전율, 전기 상수 또는 진공의 분산 캐패시턴스라고도 할 수 있습니다.이상적인(기준) 물리 상수입니다.CODATA 값은 다음과 같습니다.

ε₀ = 8.8541878128(13⁻¹²)×10 Fµm⁻¹(미터당 패러드)이며, 상대불확도는 1.5⁻¹⁰×^[1]10이다.

SI 베이스 단위 치수는 ${s\mathrm{}}^{}$ 4${}^{}{\mathrm{}}^{}$ ${A\mathrm{}}^{}$ 2${}^{}\mathrm{k}$ k${}^{\mathrm{}}$ - $1^{}{\mathrm{}}^{}$m - $3^{}${ $textstyle {rm {s^{4}\cdot$ A$^{2}\cdot$ kg$^{-1}\cdot$ m$^{-3$이며, 전계의 진공 투과 능력이다.이 상수는 전하를 위한 단위를 길이 및 ^[2]힘과 같은 기계적 양에 관련시킵니다.예를 들어 구형 대칭을 가진 두 분리된 전하 사이의 힘은 쿨롱의 법칙에 의해 주어진다.

$\displaystyle F_{\text{C}}=sqfrac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}$

여기서₁ q와₂ q는 전하, r은 중심 사이의 거리입니다.또한 정수 $fraction{\displaystyle \mathrm{}}$1/${\displaystyle \mathrm{4\mu }}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ 0 ${\$ 1/$4\pi$ \$varepsilon$ _${$$0}($쿨롱 상수, ${\displaystyle k_{}}$e \$displaystyle k_{e$의 값은 약 9 × 10⁹ NµC입니다²⁻².마찬가지로₀ θ는 맥스웰 방정식에 나타나며, 맥스웰 방정식은 전기장과 자기장과 전자기 복사의 성질을 기술하고 그것들을 그 원천과 관련짓는다.

가치

is의₀ 값은 다음 식에^[3] 의해 정의됩니다.

${\displaystyle \varepsilon _{0}=mu _{0}c^{2}}}}$

여기서 c는 SI ^{[4]: 127} 단위에서의 고전적인 진공에서의 빛의 속도에 대한 정의된 값이고₀, μ는 국제표준기구가 "자기 상수"(일반적으로 진공 투과성 또는 자유 공간의 투과성이라고 함)라고 부르는 매개변수이다.μ는 약 4µ × 10⁻⁷ H/m,^[5] c는 정의값 299792458 mµs이므로⁻¹ μ는₀ 다음과₀ 같이 수치로 나타낼 수 있습니다.

${{displaystyle}\varepsilon _{0}&\약 {frac {1}{좌(4\pi\times 10^{-7}, {\textrm {m/s}\right}\left(29792458, {\textrm {m/s}}\right}}}\[225000 frac6000)$

(또는² SI 베이스 단위의 Aµskgµm⁴⁻¹⁻³ 또는 다른² SI 코히런트 ^[6][7]단위를 사용하는 CµNµm⁻¹⁻² 또는 CµVµm⁻¹⁻¹).

전기상수 θ의₀ 역사적 기원과 그 값은 아래에 자세히 설명되어 있다.

SI 단위의 재정의

암페어는 기본 ^[4]전하를 2019년 5월 20일부로 정확한 쿨롬 수로 정의함으로써 재정의되었으며, 진공 전기 유전율이 더 이상 SI 단위로 정확히 결정된 값을 갖지 못하게 되었다.전하의 값은 측정이 아닌 수치로 정의된 양이 되어 μ는 측정된 양이 되었습니다₀.따라서 is는₀ 정확하지 않다.기존과 같이 δ₀ = 1/(μc₀²)라는 식에 의해 정의되며, 따라서 μ의 값₀, 즉 실험적으로 구한 무차원 미세투과상수α에 의해 결정되는 자기진공투과도로 결정된다.

${\displaystyle \varepsilon _{0}=mu _{0}c^{2}}=mu frac {e^{2}}{2\alpha hc}\,}$

e는 기본 전하, h는 플랑크 상수, c는 진공 중의 빛의 속도이며, 각각은 정확히 정의된 값을 가지고 있다.따라서 θ₀ 값의 상대적 불확실성은 무차원 미세구조 상수와 동일하다. 즉, 1.5×^[8]10이다⁻¹⁰.

용어.

지금까지 파라미터 has는₀ 많은 이름으로 알려져 왔습니다."진공 유전율" 또는 "진공 ^[9][10]내/진공의 유전율", "빈 공간의 유전율"^[11] 또는 "빈 ^[12]공간의 유전율"과 같은 변형 용어가 널리 사용되고 있습니다.전 세계 표준 기관에서는 현재 이 ^[6]수량에 대해 균일한 용어로 "전기 상수"를 사용하고 있으며, 공식 표준 문서에서는 이 용어를 채택하고 있습니다(단, 이전 용어를 ^[13][14]동의어로 계속 기재하고 있습니다).

또 다른 역사적 동의어는 "진공의 유전율"이었는데, 이는 "유전율"^[15][16]이 과거 절대 유전율에서 사용되었기 때문이다.단, 현대의 사용법에서 "유전율"은 일반적으로 상대 유전율 θ/θ만을₀ 가리키며, 이 사용법조차도 상대 정적 유전율을 ^[14][17]지지하는 일부 표준 기구에 의해 "구식"으로 간주된다.따라서 전기 상수 θ에₀ 대한 "진공의 유전 상수"라는 용어는 대부분의 현대 저자들에 의해 사용되지 않는 것으로 간주되지만, 지속적인 사용의 예는 종종 발견된다.

표기법은 엡실론의 공통 문자 중 하나를 사용하여 $displaystyle \varepsilon$ _${0},)$ 또는$$ 0$displaystyle \epsilon$ _${0$으로 상수를 나타낼 수 있다.

파라미터의₀ 이력 발신원 »

위와 같이 파라미터 θ는₀ 측정계 상수입니다.현재 전자기량을 정의하기 위해 사용되는 방정식에서의 그것의 존재는 아래에 설명된 소위 "합리화" 과정의 결과입니다.하지만 값을 할당하는 방법은 맥스웰 방정식이 예측한 결과입니다. 자유공간에서는 전자파가 빛의 속도에 따라 움직입니다.①이₀ 왜 그 가치를 가지고 있는지 이해하기 위해서는 그 이력을 간단히 이해해야 한다.

유닛의 합리화

쿨롱과 다른 사람들의 실험은 자유 공간에 r 떨어진 거리에 위치한 두 개의 동일한 점 같은 "양" 사이의 힘 F가 다음 형태를 갖는 공식에 의해 주어져야 한다는 것을 보여주었다.

${\displaystyle F=k_{\text{e}}{\frac {Q^{2}}{r^{2}}},$

여기서 Q는 두 지점 각각에 존재하는 전기의 양을 나타내는 양이고_e k는 쿨롱 상수입니다.제약 없이 시작할 경우 k 값은_e ^[18]임의로 선택할 수 있습니다.k의 서로_e 다른 선택에 대해 Q의 서로 다른 "해석"이 존재한다. 혼동을 피하기 위해, 각각의 서로 다른 "해석"에 고유한 이름과 기호를 할당해야 한다.

19세기 후반에 합의된 "cm-그램-초 단위 정전 시스템"(cgs esu 시스템)이라고 불리는 방정식과 단위 시스템 중 하나에서 상수_e k는 1과 같았고, 현재 "가우스 전하_s" q라고 불리는 양은 결과 방정식에 의해 정의되었다.

${{displaystyle F={q_{\text{s}}^{2}}{r^{2}}}.}$

가우스 전하(statcoulb)의 단위는 1cm 간격으로 두 단위가 힘의 킬로그램 단위인 다인과 동일한 힘으로 서로를 밀어내는 것입니다.따라서 가우스 전하의 단위는 1 다인^1/2 cm로도 쓸 수 있습니다."가우스 전하"는 현대(MKS, 이후 SI) 전하와 같은 수학적 양이 아니며 쿨럼 단위로 측정되지 않는다.

그 후 구면 기하학 상황에서는 쿨롱의 법칙과 같은 방정식에 4µ 인자를 포함시켜 다음과 같은 형태로 쓰는 것이 더 나을 것이라는 생각이 들었다.

${\displaystyle F=k'_{\text{e}}{\frac {q'_{\text{s}}{2}}{4\pi r^{2}}}.}$

이 생각은 "합리화"라고 불립니다.q'와_e k'는 이전_s 표기법과 동일하지 않습니다.kµ = 1을 대입하면 다른_e 크기의 전기 단위가 생성되지만 여전히 CGS esu 시스템과 동일한 치수를 가집니다.

다음 단계는 "전기의 양"을 나타내는 양을 기호 q로 나타나는 기본 양으로 취급하고 쿨롱의 법칙을 현대적 형태로 기술하는 것이었습니다.

${\displaystyle\F=pi\varepsilon_{0}}{\frac{q^{2}}{r^{2}}}.}$

이렇게 생성된 방정식의 시스템을 합리화된 미터-킬로그램-초(rmks) 방정식 시스템 또는 "미터-킬로그램-초-암페어(mksa)" 방정식 시스템이라고 합니다.SI ^{[dubious – discuss][4]}단위를 정의하는 데 사용되는 시스템입니다.새로운 수량 q는 "rmks electric charge" 또는 (현재는) 그냥 "electric charge"라는 이름이 붙습니다.오래된 cgs esu 시스템에서 사용되는 수량q는_s 다음과 같이 새로운 수량q와 관련지어집니다.

$displaystyle$$$$}}=subscfrac {q}{\subscrt {4\pi$ \$varepsilon _{$0$\}\}\}\}\}.$

ε의₀ 값 결정

이제 힘은 뉴턴 단위로 측정하고 거리는 미터로 측정하며 전하를 엔지니어의 실제 단위인 쿨롱으로 측정해야 한다는 요구사항을 추가했다. 쿨롱은 1초 동안 전류가 흐를 때 축적되는 전하로 정의된다.이는 파라미터 should에₀ 단위² CnN⁻¹ (m⁻²(또는 이에 상당하는 단위 - 실제로는 "m당 패러드")를 할당해야 함을 나타냅니다.

θ의₀ 수치를 구하기 위해 쿨롱의 법칙과 암페르의 힘 법칙의 합리화된 형태를 이용하여 맥스웰 방정식을 전개하면 위에서 설명한 관계가 θ₀₀, μ, c₀ 사이에 존재하는 것을 알 수 있다.원칙적으로 쿨롱과 암페어 중 어느 쪽을 전기와 자기장의 기본 단위로 할지 결정할 수 있습니다.암페어를 사용하기로 국제적으로 결정되었다.즉, 위와 같이 θ의₀ 값이 c와₀ μ의 값으로₀ 결정됨을 의미합니다.μ의 값이₀ 결정되는 방법에 대한 간단한 설명은 진공 투과성을 참조하십시오.

리얼 미디어의 유전율

관례상 전계 E와 매체의 고전적인 전기편파밀도 P의 관점에서 전위장 D를 정의하는 관계에 전기상수 θ가₀ 나타난다.일반적으로 이 관계에는 다음과 같은 형식이 있습니다.

${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{0}\mathbf {E} +\mathbf {P}}$

선형 유전체의 경우 P는 E에 비례한다고 가정하지만 지연 반응이 허용되고 공간적으로 비국소 반응이 허용되므로 다음과 같은 ^[19]조건이 있습니다.

$\displaystyle \mathbf {D}(\mathbf {r},\t)=\int _{-\infty}^{t}dt'\int d^{r}\mathbf {r},\t;\mathbf {right} \mathbf {r} {ref left} {right} {rf}}$

비대위성과 응답 지연이 중요하지 않은 경우 결과는 다음과 같습니다.

${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{\text{r}}\varepsilon _{0}\mathbf {E}}$

여기서 θ는 유전율이고 θ는_r 상대 정적 유전율입니다.고전 전자기기의 진공상태에서 편파 P = 0이므로 θ_r = 1 및 θ = θ이다₀.

「 」를 참조해 주세요.

• 카시미르 효과
• 상대 유전율
• 쿨롱의 법칙
• 전자파 방정식
• ISO 31-5
• 전자기장에 대한 수학적 설명
• 전자파 방정식의 정현파 평면파 해
• 파동 임피던스

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