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{{2019 SI redefinition}}
{{物理定数
|英語=electric constant
|記号={{math|''ε''{{sub|0}}}}
|値={{val|8.8541878128|(13)|e=-12|u=[[ファラド|F]] [[メートル|m]]{{sup-|1}}}}<ref name="nist"/>
|不確かさ=1.5{{e-|10}}
}}
'''電気定数'''（{{lang-en-short|electric constant}}）とは、[[電気]]的な場を関係付ける[[構成方程式]]の[[係数]]として表れる[[物理定数]]である。
電気定数は'''真空の誘電率'''（{{Lang-en-short|permittivity of vacuum}}, {{en|permittivity of free space}}）とも呼ばれるが、[[誘電率]]は電場に対する[[誘電体]]の応答を表す[[物性値|物性量]]であり、[[真空]]は誘電体ではないため電気定数は誘電率ではない。誘電体の物性は、電気定数に対する誘電率の比である[[比誘電率]]が表現する。
記号は {{math|''ε''{{sub|0}}}} が用いられる。
[[電磁気量の単位系|電磁気量の体系]]には歴史的に幾つかの流儀があり、[[量体系]]の選択によっては表れない定数である。
[[国際量体系]]（ISQ）において、電気定数は[[磁気定数]] {{math|''μ''{{sub|0}}}}、[[光速度]] {{mvar|c}}、及び真空における電磁波の[[特性インピーダンス]] {{math|''Z''{{sub|0}}}} との間に
{{Indent|
<math>\epsilon_0 =\frac{1}{\mu_0c^2} =\frac{1}{Z_0c}</math>
}}
の関係がある。[[ガウス単位系]]や[[ヘヴィサイド単位系]]などが基づく、電気的な量と磁気的な量の次元が一致するように[[電磁気量の単位系#対称化|対称化]]された量体系では
{{Indent|
<math>\epsilon_0 =\frac{1}{\mu_0}</math>
}}
で関係付けられる。また、[[静電単位系]]や[[電磁単位系]]、ガウス単位系などが基づく、[[マクスウェル方程式]]に係数 {{math|4π}} を含む[[電磁気量の単位系#有理化|非有理系]]では
{{Indent|
<math>\epsilon_0 =\frac{4\pi}{Z_0c}</math>
}}
で関係付けられる。
[[国際単位系]]（SI）における値は
:<math>\epsilon_0 = 8.854~187~8128 (13) \times 10^{-12}\ \text{F}\ \text{m}^{-1}</math>
である（2018[[CODATA]]推奨値<ref name="nist">[[#nist|CODATA Value]]</ref>）。2018年までは電気定数は定義値であり、不確かさはなかった。2018年に策定され、2019年に発効した[[SI基本単位の再定義 (2019年)|SIの定義]]において、[[電気素量]]のSI単位による値を固定したため、電気定数は不確かさを持つ測定値となった。
== 概要 ==
電気的な場としては[[電荷]]に力を及ぼす場である[[電場|電場の強度]] {{mvar|'''E'''}} と、電荷の存在によって生じる場である[[電束密度]] {{mvar|'''D'''}} がある。これら二つの場は由来は異なるが[[分極]] {{mvar|'''P'''}} を介して構成方程式で関係付けられる。ISQにおいては
{{Indent|<math>\boldsymbol{D}=\epsilon_0 \boldsymbol{E} +\boldsymbol{P}</math>}}
であり<ref name="pdg">[[#pdg|2017 Review of Particle Physics]]</ref>、この係数が電気定数である。
電場の強度は [力]/[電荷] の[[量の次元|次元]] E L{{sup-|1}} Q{{sup-|1}} を持ち、電束密度は [電荷]/[面積] の次元 L{{sup-|2}} Q を持つ。これを換算する電気定数は次元 E{{sup-|1}} L{{sup-|1}} Q{{sup|2}} を持ち、力学量の次元だけでなく、電荷の次元を含んでいる。基礎方程式系を定め<ref group="注">基礎方程式系として、有理化の係数や静電気と電流（磁気）と関係づける対称化の係数に異なる選び方がある。</ref>、電気定数の単位と値を定めることで、静電気の単位が定まる。
なお、[[ガウス単位系]]はISQとは異なる量体系に基づいており構成方程式は
{{Indent|<math>\boldsymbol{D}=\boldsymbol{E} +4\pi\boldsymbol{P}</math>}}
で表される<ref name="pdg"/>。これは電気定数が {{math|1=''ε''{{sub|0}} = 1}} に固定されていることを意味しており、電気定数は理論に現れない。このとき電気定数は次元が 1 の[[無次元量]]であり、電荷の次元は Q = E{{sup|1/2}} L{{sup|1/2}} となる。つまり、電荷は力学量から組み立てられる組立量であり、これと対応して電荷の単位も力学単位から組み立てられる組立単位となる。CGS-ガウス単位系ではエネルギーの単位に[[エルグ]]（erg）を、長さの単位に[[センチメートル]]（cm）を用いるので、電荷の単位は erg{{sup|1/2}} cm{{sup|1/2}} となる。
== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Reflist|group="注"}}
=== 出典 ===
{{Reflist}}
== 外部リンク ==
* {{Cite web
|url= http://pdg.lbl.gov/2017/reviews/rpp2017-rev-electromag-relations.pdf
|title= 7.Electromagnetic relations
|accessdate= 2018-05-26
|format= PDF
|work= 2017 Review of Particle Physics. Reviews, Tables & Plots
|publisher= [[パーティクルデータグループ|Particle Data Group]]
|language= [[英語]]
|ref= pdg
}}
* {{Cite web
|url= http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?ep0
|title= CODATA Value: electric constant
|accessdate= 2019-06-16
|publisher= NIST
|language= [[英語]]
|ref= nist
}}
{{DEFAULTSORT:てんきていすう}}
[[Category:物理定数]]
[[Category:電磁気学]]
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