Magnetisk konstant

Den magnetiske konstanten er en fysisk konstant som benyttes i SI-systemet for å uttrykke den magnetiske kraften som en elektrisk strøm utøver på andre strømmer. Fremdeles blir den ofte omtalt med det tidligere navnet permeabiliteten til vakuum eller vakuumpermeabiliteten. Den betegnes ved symbolet μ0 og har nå verdien

  

hvor tallet i parentes står for usikkerheten i de siste desimalene.

Navnet til konstanten kan føres tilbake til tidligere idéer om eksistensen av en mekanisk eter som kunne inneholde elektriske og magnetiske felt. I stedet for et slikt fysisk medium, antar man i dag eksistensen av et vakuum.

Definisjoner

Den magnetiske kraften mellom strømførende ledere er gitt ved Ampères kraftlov.  For to parallelle ledninger som fører henholdsvis strømmene I  og I'  kan denne kraften per lengdeenhet langs ledningene generelt som

 

hvor km  er en konstant som avhenger av hvilket målesystem man benytter for elektromagnetiske størrelser. I CGS-systemet har den verdien , mens den i Heaviside-Lorentz-systemet er  I dag benyttes vanligvis SI-systemet hvor man innfører den magnetiske konstanten ved å skrive

 

Frem til 2019 var strømenheten ampere A definert ved at kraften mellom to parallelle ledninger i avstand r = 1 m fra hverandre, skulle være  per meter m når hver av dem fører en strøm med størrelse . Denne definisjonen tilsvarte den som blir benyttet i CGS-systemet. Det betydde at den magnetiske konstanten hadde en presis verdi

 

uten noen usikkerhet i de videre desimalene.

Den magnetiske konstanten er knyttet til den elektriske konstanten via lyshastigheten c gjennom ligningen

 

Etter 1983 har lyshastigheten hatt den definerte verdien c =  m/s. Det betyr at også den elektriske konstanten fikk en presis verdi uten uten måleusikkerhet.

Ny definisjon

Det internasjonale byrå for mål og vekt (BIPM) vedtok i 2019 at strømenheten ampere A skulle defineres på en helt ny måte slik at den lettere kunne realiseres i laboratoriet. Man benytter da at elektrisk strøm tilsvarer elektrisk ladning per tidsenhet slik at . Ladningsenheten coulomb C skulle nå defineres fra elementærladningen e som tilsvarer elektronets ladning, mens sekundet s fremdeles er presist bestemt ved et kvantesprang i atomet Cs-133. 
Samtidig med denne forandringen av måleenheten for elektrisk strøm, ble også Plancks konstant h definert på en ny måte basert på den  kvantiserte Hall-effekten. 

På denne måten vil hverken lyshastigheten c, elementærladningen e eller Planck-konstanten h ha noen måleusikkerhert lenger. De er alle definerte størrelser og inngår direkte i finstrukturkonstanten α. Denne kan bestemmes meget presist fra eksperiment basert på kvanteelektrodynamikk. Da den elektriske konstanten kan uttrykkes som

 

vil den dermed nå ha en eksperimentell usikkerhet som er direkte knyttet til usikkerheten i finstrukturkonstanten. Denne usikkerheten vil derfor nå også opptre i den magnetiske konstanten da de sammen bestemmer lyshastigheten, og denne sammenhengen ligger fast.

Referanser

Magnetisme
Elektromagnetisme