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 *&mu;*0 og har nå verdien

: \mu_0 = 1,256\,637\,062\,12(19)\times 10^{-6}\; \mathrm{N}\,\mathrm{A}^{-2}   

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&thinsp;* og *I'&thinsp;* kan denne kraften per lengdeenhet langs ledningene generelt som

:  F' = k_m {2II'\over r} 

hvor *k<sub>m</sub>&thinsp;* 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

:   k_m = {\mu_0\over 4\pi} 

Frem til 2019 var strømenheten ampere A definert ved at kraften mellom to parallelle ledninger i avstand *r* = 1&thinsp;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

:  \mu_0 = 4\pi\times 10^{-7} {\text{N}\over\text{A}^2}  = 1{,}256\,637\,062\,14\ldots 

uten noen usikkerhet i de videre desimalene.

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

:  c^2 = {1\over\varepsilon_0 \mu_0} 

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 *&alpha;*. Denne kan bestemmes meget presist fra eksperiment basert på kvanteelektrodynamikk. Da den elektriske konstanten kan uttrykkes som

:  \varepsilon_0 = \frac {e^2}{2\alpha h c} 

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