Електрична стала

Електрична стала була введена в Міжнародній системі величин, яка є сукупністю добре відомих науковцям, технологам та інженерам величин і рівнянь фізики[2]. Особливістю цієї системи для електромагнітних величин є введення електричної сталої ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ (застаріла назва — «діелектрична проникність вакууму») та магнітної сталої ${\displaystyle \mu _{0}}$ (застаріла назва — «магнітна проникність вакууму»). Ці сталі мають розмірності та значення, відмінні від одиниці, і такі, що ${\displaystyle \varepsilon _{0}\cdot \mu _{0}=1/c^{2}}$, де ${\displaystyle c}$ — швидкість світла у вакуумі. Закон Кулона для сили взаємодії двох частинок з електричними зарядами ${\displaystyle q_{1}}$ та ${\displaystyle q_{2}}$, відстань між якими ${\displaystyle r}$, має вигляд:

${\displaystyle \mathbf {\vec {F}} ={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}{\vec {r}}}{r^{3}}}}$.

Відповідне рівняння для сили магнітної взаємодії між елементами струмів ${\displaystyle I_{1}d{\vec {r_{1}}}}$ та ${\displaystyle I_{2}d{\vec {r_{2}}}}$ двох нескінченно тонких провідників задається виразом:

${\displaystyle {\vec {F}}={\mu _{0}I_{1}I_{2} \over 4\pi }{\frac {[d{\vec {r_{1}}},[d{\vec {r_{2}}},{\vec {r}}]]}{r^{3}}}}$.

Ці рівняння в Міжнародній системі величин відрізняються від рівнянь для електромагнітних величин в різних варіантах системи СГС, в яких ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ і ${\displaystyle \mu _{0}}$ — безрозмірнісні величини зі значенням рівним 1, а коефіцієнт ${\displaystyle 4\pi }$ в знаменнику відсутній.

Міжнародна система величин та система СГС еквівалентні для багатьох розділів фізики, але в електродинаміці в Міжнародній системі виникають величини, успадковані з теорії ефіру як матеріального середовища, які не мають безпосереднього фізичного змісту — електрична та магнітна сталі. Внаслідок цього напруженість електричного поля ${\displaystyle {\vec {E}}}$ та електрична індукція ${\displaystyle {\vec {D}}}$, напруженість магнітного поля ${\displaystyle {\vec {H}}}$ та магнітна індукція ${\displaystyle {\vec {B}}}$ мають різні розмірності. У вакуумі це призводить до неприродного «роздвоєння» напруженості та індукції електричного та магнітного полів. У матеріальних середовищах запроваджується непотрібне розділення електричної та магнітної проникності на відносну й абсолютну.

Теорія відносності показала, що поділ електромагнітного поля на електричне та магнітне відносний, оскільки залежить від вибору системи відліку. Виявилося, що вектори ${\displaystyle {\vec {E}}}$ та ${\displaystyle {\vec {B}}}$ об'єднуються в один антисиметричний тензор четвертого рангу, а вектори ${\displaystyle {\vec {D}}}$ та ${\displaystyle {\vec {H}}}$ — в інший. Оскільки у компонент одного тензора має бути однакова розмірність, необхідно, щоб усі чотири вектори напруженості та індукції мали однакову розмірність. Міжнародна система величин цій вимозі не відповідає.

Все зазначене може дати підстави для введення неправильних уявлень про суть електричного та магнітного полів, створює певні труднощі при викладанні фізики[1].

Магнітна проникність вакууму

• Кучерук І. М., Горбачук І. Т., Луцик П. П. Загальний курс фізики : навч. посібник у 3-х т. — Київ : Техніка, 2006. — Т. 2 : Електрика і магнетизм.