![]() | Esta página cita fontes, mas que não cobrem todo o conteúdo. Ajude a inserir referências. Conteúdo não verificável pode ser removido.—Encontre fontes: ABW • CAPES • Google (N • L • A) (Agosto de 2020) |
A constante elétrica representa a permissividade elétrica ou permitividade elétrica do vácuo. É uma constante física denotada por ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} e definida por:
ε 0 = 1 μ 0 c 2 {\displaystyle \varepsilon _{0}={\frac {1}{\mu _{0}c^{2}}}}onde:
μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} é a constante magnética ou permeabilidade do vácuo; c {\displaystyle c} é a velocidade da luz no vácuo.Como tanto μ 0 {\displaystyle \mu _{0}}
ε 0 = 8,854 187 817 ⋯ × 10 − 12 {\displaystyle \varepsilon _{0}=8{,}854\ 187\ 817\dots \times 10^{-12}} quanto c {\displaystyle c} são definidos exatamente, o valor de ε 0 {\displaystyle \varepsilon _{0}} também é exato, ou seja, constante. Seu valor aproximado é, em unidades SI: F·m-1 = 8,854 187 817 ⋯ × 10 − 12 {\displaystyle 8{,}854\ 187\ 817\dots \times 10^{-12}} C2·N-1·m-2A constante elétrica está relacionada à capacidade de um meio (no caso do vácuo) permitir a propagação de campos elétricos. A Lei de Coulomb, que descreve a interação entre duas cargas elétricas (q e Q), separadas a uma distância r, inclui essa constante e é fundamental para entender fenômenos elétricos em várias áreas da física. Sua definição é dada por:
F
=
k
q
⋅
Q
r
2
{\displaystyle F=k{\frac {q\cdot Q}{r^{2}}}}
,
sendo
k
{\displaystyle k}
é uma constante determinada experimentalmente, chamada de constante eletrostática ou constante de Coulomb, que tem valor no SI:
k
=
8
,
99
×
10
9
N
⋅
m
2
⋅
C
−
2
{\displaystyle k=8,99\times 10^{9}N\cdot m^{2}\cdot C^{-2}}
Por motivos históricos e para simplificar outras expressões, essa constante
k
{\displaystyle k}
é muitas vezes escrita na forma:
k
=
1
4
π
ε
o
{\displaystyle k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{o}}}}
Assim, a Lei de Coulomb é expressa como:
F = ( 1 4 π ε o ) q ⋅ Q r 2 {\displaystyle F=\left({\frac {1}{4\pi \varepsilon _{o}}}\right){\frac {q\cdot Q}{r^{2}}}}
Como F = E.Q, sendo E o campo elétrico da carga q, vemos a constante elétrica em:
E
=
(
1
4
π
ε
o
)
q
r
2
{\displaystyle E=\left({\frac {1}{4\pi \varepsilon _{o}}}\right){\frac {q}{r^{2}}}}
A constante de permissividade no vácuo, ε0, está conectada ao desenvolvimento da teoria eletromagnética, que teve seus fundamentos estabelecidos nos séculos XIX por Michael Faraday e James Clerk Maxwell.
O papel de Michael Faraday foi crucial no entendimento dos fenômenos elétricos e magnéticos, conduzindo experimentos que influenciaram a percepção da relação entre esses dois domínios.
James Clerk Maxwell, por sua vez, unificou as teorias elétrica e magnética de Faraday em um conjunto de equações conhecidas como Equações de Maxwell. Essas equações descrevem a interação e propagação de campos elétricos e magnéticos no espaço. Ao incorporar a constante de permissividade no vácuo, Maxwell formulou suas equações de modo a explicar a propagação de ondas eletromagnéticas, incluindo a luz.
A introdução da constante de permissividade permitiu a Maxwell teorizar a existência de ondas eletromagnéticas, uma previsão revolucionária na época. Essa teoria unificada do eletromagnetismo foi um marco histórico na Física, impulsionando avanços significativos na compreensão e aplicação da eletricidade e magnetismo.