ค่าคงตัวแม่เหล็ก

ค่าคงตัวแม่เหล็ก (magnetic constant) หรือ สภาพให้ซึมผ่านได้ของสุญญากาศ (vacuum permeability) เป็น ค่าคงตัวทางฟิสิกส์ ที่หมายถึงสภาพให้ซึมผ่านได้ทางแม่เหล็กในสุญญากาศ มักเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ $\mu _{0}$

ค่าคงตัวแม่เหล็กเป็นค่าคงตัวสากลซึ่งมาจากการทดลอง เชื่อมโยงกับการวัดทางกลศาสตร์และทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า โดยมีที่มาจากสมการสนามแม่เหล็ก ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุหรือกระแสไฟฟ้าและยังปรากฏในสมการอื่น ๆ สำหรับสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ

ในปี 2006 ค่านี้ได้รับการนิยามโดยระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศ เป็น

µ₀ = 4π×10⁻⁷ V·s/(A·m)

ในการนิยามหน่วยฐานเอสไอใหม่ ค.ศ. 2019 ได้มีการนิยามค่าคงตัวแม่เหล็กขึ้นใหม่เป็น

$\mu _{0}\approx 1.25663706212(19)\times 10^{-6}\,{\textrm {H}}\cdot {\textrm {m}}^{-1}$

ค่าคงตัวแม่เหล็กเป็นค่าคงตัวพื้นฐานทางฟิสิกส์ และเป็นหนึ่งในค่าคงที่ที่ปรากฏใน สมการของแมกซ์เวลล์ในสุญญากาศ ในกลศาสตร์ดั้งเดิม พื้นที่อิสระเป็นแนวคิดในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สอดคล้องกับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบในทางทฤษฎี บางครั้งเรียกว่า "สุญญากาศของพื้นที่ว่าง" หรือ "สุญญากาศแบบดั้งเดิม"

ในสุญญากาศ ค่าคงที่แม่เหล็กคือ อัตราส่วน ของความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก $\mathbf {B}$ ต่อ ความแรงสนามแม่เหล็ก $\mathbf {H}$

$\mathbf {B} =\mu _{0}\ \mathbf {H}$

ค่าคงตัวแม่เหล็ก $\mu _{0}$ และ ค่าคงตัวไฟฟ้า $\varepsilon _{0}$ และอัตราเร็วของแสง สัมพันธ์กันโดย

$c^{2}\varepsilon _{0}\mu _{0}=1$

ศัพท์เฉพาะศาสตร์

NIST/CODATA กล่าวถึง μ₀ ว่าเป็น สภาพให้ซึมผ่านได้ทางแม่เหล็กในสุญญากาศ ก่อนการตีความใหม่ในปี 2019 เคยถูกเรียกว่า ค่าคงตัวแม่เหล็ก ในอดีต ค่าคงตัว μ₀ มีชื่อเรียกที่แตกต่างกันไป ตัวอย่างเช่น ในหนังสือเล่มแดง IUPAP ปี 1987 ค่าคงตัวนี้เรียกว่า สภาพให้ซึมผ่านได้ของสุญญากาศ คำศัพท์อีกคำหนึ่งซึ่งปัจจุบันหาได้ยากและเลิกใช้แล้ว คือ "สภาพยอมทางแม่เหล็กของสุญญากาศ " ดูตัวอย่างเช่น Servant et al. ส่วนชื่ออื่น ๆ นอกจากนี้ เช่น "สภาพให้ซึมผ่านได้ของปริภูมิอิสระ" ยังคงแพร่หลายอยู่

องค์กรมาตรฐานต่าง ๆ เคยใช้ชื่อ "ค่าคงตัวแม่เหล็ก" เป็นระยะเวลาสั้น ๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้คำว่า "สภาพให้ซึมผ่านได้" และ "สุญญากาศ" ซึ่งมีความหมายในเชิงฟิสิกส์ การเปลี่ยนชื่อเกิดขึ้นเนื่องจาก μ₀ เป็นค่าที่กำหนดไว้ และไม่ใช่ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองวัด ในระบบ SI ใหม่ สภาพให้ซึมผ่านได้ของสุญญากาศไม่ถูกกำหนดไว้อีกต่อไป แต่เป็นปริมาณที่วัดได้ที่มีความไม่แน่นอนเกี่ยวเนื่องกับค่าคงตัว (ที่ถูกวัด) ของโครงสร้างละเอียดไร้มิติ