Vakuumpermittivität

Vakuumpermittivität, ε0, ist eine fundamentale Naturkonstante der Elektromagnetik. Sie charakterisiert die Fähigkeit des Vakuums, elektrische Felder zu ermöglichen, und tritt in den Grundgleichungen der Elektrodynamik auf. In der Coulombschen Gesetzgebung erscheint sie in der Form F = (1/(4π ε0)) q1 q2 / r^2; Gauss’ Gesetz lautet ∮ E·dA = Qenc/ε0. Die Größe hat die Einheit Farad pro Meter (F/m). Ihr angenäherter Wert beträgt ε0 ≈ 8,854187817×10^-12 F/m.

In Zusammenhang mit μ0 und c ergibt sich die Relation c^2 = 1/(μ0 ε0). Da im aktuellen SI das Lichtgeschwindigkeitsdefined ist und μ0 als Messgröße gilt, wird ε0 aus diesen Beziehungen abgeleitet. Diese Verbindung zeigt, wie Elektromagnetismus und Licht miteinander verknüpft sind: Die Lichtgeschwindigkeit ergibt sich aus den Eigenschaften des Vakuums.

Die relative Permittivität εr des Vakuums ist εr = ε0/ε0 = 1. Die Vakuumpermittivität dient unter anderem bei der Beschreibung der Kapazität von Kondensatoren im Vakuum, der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und als zentrale Größe in den Maxwell-Gleichungen.

Historisch entstand ε0 aus dem Bedürfnis, die Felder im Vakuum zu quantifizieren; Messungen elektrostatischer und elektromagnetischer Größen lieferten den heute anerkannten Wert und legten die Grundlage für die Dimensionen der Feldtheorie im Vakuum.