Elektrische Feldkonstante


Elektrische Feldkonstante

Die elektrische Feldkonstante ε0 (auch: Permittivität des Vakuums) ist eine physikalische Konstante, welche eine Rolle bei der Beschreibung von elektrischen Feldern spielt. Sie gibt das Verhältnis der elektrischen Flussdichte zur elektrischen Feldstärke im Vakuum an. Der Kehrwert der elektrischen Feldkonstanten (mit einem Vorfaktor ) tritt als Proportionalitätskonstante („Coulomb-Konstante“) im coulombschen Kraftgesetz auf. Die elektrische Feldkonstante steht mit der magnetischen Feldkonstanten μ0 und der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c in dem Zusammenhang ε0μ0c2 = 1, der sich aus den Maxwell-Gleichungen ergibt.

Inhaltsverzeichnis

Terminologie

Die Konstante ε0 wird nach dem derzeitigen deutschsprachigen Entwurf des Internationalen Größensystems als elektrische Feldkonstante bezeichnet.[1] Die Permittivität des Vakuums hat denselben Wert und wird noch als Erläuterung erwähnt. Weitere Bezeichnungen sind:

  • elektrische Konstante (vor allem aus der Übersetzung der im englischen Sprachraum offiziellen Bezeichnung electric constant[2])
  • Dielektrizitätskonstante des Vakuums (nicht mehr empfohlen)
  • Influenzkonstante (veraltet)

Zahlenwert und Einheit

SI-System

Im SI-Einheitensystem ist die elektrische Feldkonstante seit der Festlegung der Lichtgeschwindigkeit auf einen exakten Wert im Jahr 1983 ebenfalls exakt festgelegt. Ihr Wert lautet

\varepsilon_0 = \frac{1}{\mu_0\ c^2} = \frac{10^{7}}{4\pi\cdot 299\,792\,458^2}~\frac{\mathrm{A}^2\mathrm{s}^4}{\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^3} \, \approx 8,\!854\ 187\ 817\ 62\ldots  \cdot 10^{-12} \frac {\mathrm{A}\,\mathrm{s}} {\mathrm{V}\,\mathrm{m}} [3][1][2]

Die Einheit von ε0 kann im SI-Einheitensystem auf verschiedene Weisen mit den abgeleiteten Einheiten V = Volt, C = Coulomb und F = Farad ausgedrückt werden:


\frac{\mathrm{A}\,\mathrm{s}}{\mathrm{V}\,\mathrm{m}} = \frac{\mathrm{C}}{\mathrm{V}\,\mathrm{m}} = \frac{\mathrm{F}}{\mathrm{m}} = \frac{\mathrm{A}^2\,\mathrm{s}^4} {\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^3} = \frac{\mathrm{C}^2}{\mathrm{N}\,\mathrm{m}^2}

Andere Einheitensysteme

In den verschiedenen Varianten des CGS-Einheitensystems wird ε0 als dimensionslose Zahl gewählt, wodurch sich Berechnungen der theoretischen Physik durchführen lassen, ohne den Faktor ε0 mitführen zu müssen.

Fußnoten

  1. a b Faltblatt: Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland. 2009 (Online Version (PDF-Datei, 84 kB)).
  2. a b Electric constant. In: 2006 CODATA recommended values. NIST, abgerufen am 8. August 2007.
  3. Zahlenwerte wichtiger Naturkonstanten. Physikalisch-Technische Bundesanstalt, abgerufen am 28. März 2008.

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