真空電容率

物理學

真空介電常數,又稱為真空電容率,或稱電常數,是一個常見的電磁學物理常數,符號為ε0。在國際單位制里,真空介電常數的數值為:ε0=8.854187817×10-12F/m(近似值);

基本內容


真空電容率
permittivity of free space 或 permittivity of the vacuum
MKSA有理制(國際單位制的電磁學部分)中引入的一個有量綱的常量。又稱真空介電常量,表為,在國際單位制中,。
真空電容率,又稱為真空介電係數,或電常數,是一個常見於電磁學的物理常數,符號為。和真空磁導率以及電磁波在真空傳播速率c之間的關係為。真空平行板電容器的電容為,若取S為單位面積(),d為單位距離(),則,真空電容率的名稱即源於此。
學術界常遇到一個錯誤的觀點,就是認為真空電容率ε0是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為,ε0是一個度量系統常數,是由國際公約發表和定義而產生的結果。的定義值是由光波在參考系統的光速或基準(benchmark)光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間,被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空,像外太空、超高真空(ultra high vacuum)、量子色動真空(QCD vacuum)、量子真空(quantum vacuum)等等,它們的物理性質都只是實驗和理論問題,應與分題而論。的含義和數值是一個度量衡學(metrology)問題,而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆,許多標準組織現在都傾向於採用電常數為的名稱。

自由空間


自由空間(free space)是一個理想的參考狀態,可以趨近,但是在物理上是永遠無法達到的狀態。可實現真空有時候被稱為部分真空(partial vacuum),意指需要超低氣壓,但超低氣壓並不是近似自由空間的唯一條件。
與經典物理內的真空不同,現今時代的物理真空意指的是真空態(vacuum state),或量子真空。這種真空絕對不是簡單的空無一物的空間。因此,自由空間不再是物理真空的同義詞。若想要知道更多細節,請參閱條目自由空間和真空態。
對於為了測量國際單位的數值,而在實驗室製成的任何部分真空,一個很重要的問題是,部分真空是否可以被滿意地視為自由空間的實現?還有,我們必須怎樣修正實驗的結果,才能使這些結果適用於基線?例如,為了彌補氣壓高於零而造成的誤差,科學家可以做一些修正。
若想知道怎樣才能製成優良的部分真空,請參閱條目超高真空(ultra high vacuum)和自由空間。
請注意,這些缺陷並不會影響真空電容率ε0的意義或數值。是個定義值,是由國際標準組織,通過光速和真空磁導率的定義值而衍生的。

參閱


● 電極化強度
● 電偶極矩
● 磁化矢量
● 卡西米爾效應