Magnetische Feldkonstante

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Physikalische Konstante
Name Magnetische Feldkonstante
Formelzeichen
Größenart Magnetische Permeabilität
Wert
SI
Unsicherheit (rel.)
Bezug zu anderen Konstanten

Elektrische Feldkonstante
Lichtgeschwindigkeit
Quellen und Anmerkungen
Quelle SI-Wert: CODATA 2018 (Direktlink)

Die magnetische Feldkonstante , auch Magnetische Konstante, Vakuumpermeabilität oder Induktionskonstante, ist eine physikalische Konstante, die eine Rolle bei der Beschreibung von Magnetfeldern spielt. Sie gibt das Verhältnis der magnetischen Flussdichte zur magnetischen Feldstärke im Vakuum an. Der Kehrwert der magnetischen Feldkonstanten (mit einem Vorfaktor ) tritt als Proportionalitätskonstante im magnetostatischen Kraftgesetz auf. Im Internationalen Einheitensystem (SI) hat die magnetische Feldkonstante den Wert:

mit den Einheiten Newton (N) und Ampere (A).

Terminologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Historisch hatte die Konstante verschiedene Namen. Bis 1987 sprach man von der „magnetischen Permeabilität des Vakuums“.[1] Jetzt heißt sie in der Physik und in der Elektrotechnik magnetische Feldkonstante.[2]

In bezeichnet die magnetische Feldkonstante und die relative Permeabilität.

Zusammenhang mit anderen Naturkonstanten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aus den Maxwell-Gleichungen ergibt sich im SI ein einfacher Zusammenhang zwischen der magnetischen Feldkonstante, der elektrischen Feldkonstanten und der Lichtgeschwindigkeit :

Wert[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Wert der magnetischen Feldkonstante war bis 2019 durch die Definition der Maßeinheit Ampere definiert. Nach dieser Definition übten zwei parallele, unendlich lange Leiter im Vakuum, die beide von einem elektrischen Strom mit einer Stromstärke von 1 Ampere durchflossen werden, eine Kraft von 2 · 10−7 Newton aufeinander aus. Aus dem Ampèreschen Kraftgesetz folgte damit der exakte Wert der magnetischen Feldkonstanten von

.

Durch die von der 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) beschlossene Neudefinition der SI-Einheiten ist das Ampere seit dem 20. Mai 2019 auf Basis der Elementarladung und der Definition der Sekunde definiert. Dadurch ist die magnetische Feldkonstante nun (wieder) eine experimentell zu bestimmende, mit Messunsicherheit behafteten Größe.

Es gilt weiterhin exakt die Beziehung . Daher lässt sich aus der (mit Messunsicherheit behafteten) Feinstrukturkonstante und drei weiteren, fest definierten Naturkonstanten bestimmen: ( = Planck-Konstante)

Als die Änderung der SI-Einheiten beschlossen wurde, wurde der Wert zunächst fortgeschrieben, mit der relativen Messunsicherheit für α von 2,3 · 10−10.[3] Zum Zeitpunkt des Inkrafttretens am 20. Mai 2019 wurde der Wert

angegeben. Mit einer relative Messunsicherheit von 1,5 · 10−10 ist er derzeit als genauester verfügbarer Wert allgemein anerkannt.[4]

Einheit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Einheit von wird je nach Verwendung in verschiedenen SI-Einheiten ausgedrückt, z. B.:

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. SUNAMCO Commission: Recommended values of the fundamental physical constants. In: Symbols, Units, Nomenclature and Fundamental Constants in Physics. 1987, S. 52–61, hier S. 54 (englisch, metrology.files.wordpress.com [PDF; 624 kB; abgerufen am 14. August 2018]).
  2. Faltblatt: Die gesetzlichen Einheiten in Deutschland. Juni 2015 (ptb.de [PDF; 1,6 MB; abgerufen am 14. August 2018]). ptb.de (Memento des Originals vom 10. Oktober 2017 im Internet Archive) i Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.ptb.de
  3. 26th CGPM (2018) - Resolutions adopted / Résolutions adoptées. (PDF; 1,2 MB) Versailles 13–16 novembre 2018. In: bipm.org. Bureau International des Poids et Mesures, 19. November 2018, S. 2–5, abgerufen am 12. August 2019 (englisch, französisch).
  4. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 12. August 2019. Wert für die magnetische Permeabilität im Vakuum.