permittivity of free space

Apa itu permittivity of free space (permittivitas ruang hampa)?

Permittivitas ruang hampa adalah sebuah konstanta fisika yang menggambarkan kemampuan medan listrik untuk melewati sebuah ruang hampa klasik. Nilainya kurang lebih sebesar 8.854 x 10^-12 F/m (farad per meter), dengan ketidakpastian standar relatif sebesar 1.5 x 10^-10. Satuan farad sendiri adalah satuan standar untuk kapasitansi, yang menunjukkan seberapa besar suatu bahan bisa menyimpan muatan listrik. Dalam hal ini, “bahan” yang dimaksud adalah ruang hampa itu sendiri.

Permittivitas ruang hampa juga sering disebut sebagai *vacuum permittivity* atau *electric constant*. Secara sederhana, permittivitas adalah konstanta proporsionalitas antara perpindahan listrik (*electric displacement*) dan intensitas medan listrik di suatu medium, termasuk ruang hampa.

Simbol permittivitas ruang hampa ditulis dengan huruf Yunani epsilon kecil dengan subskrip nol (ε₀), dan nilainya ditunjukkan lewat persamaan pada Gambar 1.

Dalam persamaan tersebut, terdapat simbol μ₀ yang merepresentasikan permeabilitas ruang hampa, atau disebut juga *vacuum permeability* (konstanta magnetik). Permeabilitas ruang hampa ini adalah konstanta yang menghubungkan antara kuat medan magnet di ruang hampa dengan kerapatan fluks magnetiknya. Nilainya sekitar 4π x 10^-7 H/m (henry per meter).

Dalam persamaan ε₀, terdapat juga c yang mewakili kecepatan cahaya, yaitu 299792458 m/s (meter per detik). Nilai ini harus dipangkatkan dua dalam perhitungan permittivitas ruang hampa. Gambar 2 memperlihatkan bentuk persamaan saat angka-angkanya dimasukkan.

Hasil perhitungan memberikan nilai ε₀ sekitar 8.854 x 10^-12 F/m. Committee on Data dari International Science Council bahkan memberikan data yang lebih presisi terkait nilai ε₀:

• nilai numerik: 8.854 187 8128 x 10^-12 F/m^-1
• ketidakpastian standar: 0.000 000 0013 x 10^-12 F/m^-1
• ketidakpastian standar relatif: 1.5 x 10^-10
• bentuk singkat: 8.854 187 8128(13) x 10^-12 F/m^-1

Nilai ini punya ketidakpastian karena adanya revisi pada tahun 2019 dalam Sistem Satuan Internasional (SI). Saat itu, definisi beberapa satuan dasar seperti kilogram, ampere, kelvin, dan mol diperbarui. Perubahan pada satuan ampere berimbas pada nilai permeabilitas ruang hampa (μ₀), sehingga sekarang nilai tersebut punya ketidakpastian relatif. Menurut National Institute of Standards and Technology, nilai μ₀ kini harus “ditentukan secara eksperimen”. Karena ε₀ bergantung pada μ₀, maka ketidakpastian ini juga terbawa ke perhitungan permittivitas ruang hampa.

Lihat juga Tabel satuan fisika dan Tabel konstanta fisika