Ini berarti ketiga nilai ini tidak dapat independen; jika Anda mengetahui dua darinya, Anda bisa menurunkan yang ketiga. Bagaimana fisikawan mengatasi hal ini? Kami mendefinisikan kecepatan cahaya sebagai tepatnya 299.792.458 meter per detik. (Bagaimana kami tahu itu tepat? Karena kami mendefinisikan meter sebagai jarak yang ditempuh cahaya dalam 1/299.792.458 detik.) Kemudian kami mengukur konstanta magnetik (μ₀) dan menggunakan nilai itu bersama dengan kecepatan cahaya untuk menghitung konstanta listrik (ε₀).
Mungkin itu terlihat seperti curang, tetapi untuk memulai melakukan sains yang sebenarnya, pada titik tertentu kita harus membuat satuan arbitrer dan mendefinisikan beberapa parameter. Bahkan, jika dipikir-pikir, semua sistem pengukuran itu dibuat-buat, sama seperti semua kata-kata itu dibuat-buat.
Permeabilitas Ruang Hampa
Medan magnet (diwakili oleh simbol B) dapat diciptakan oleh magnet, seperti yang ditunjukkan dalam foto di atas. Tetapi karena saling ketergantungan yang kita bicarakan tadi, mereka juga dapat dibuat oleh muatan listrik yang bergerak. (Saya menggunakan istilah singkat “muatan” untuk partikel bermuatan, seperti elektron.) Ini dijelaskan oleh hukum Biot-Savart:
Anda dapat melihat konstanta magnetik (μ₀) di sana. Kami juga memiliki nilai muatan listrik (q) yang bergerak dengan kecepatan tertentu (v). Jadi ini mengatakan medan magnet meningkat dengan muatan listrik dan menurun dengan jarak (r) dari muatan yang bergerak—dan konstanta magnetik memberitahu kita secara presisi seberapa besar variasinya.
Tentu saja, kita tidak sering berurusan dengan elektron bergerak individual. Tetapi kita selalu berurusan dengan aliran elektron yang bergerak: Itulah arus listrik, yang dapat kita ukur. Jika kita mengetahui muatan pada partikel dalam coulomb, maka jumlah coulomb yang mengalir per detik memberi kita arus (I) dalam ampere. Dan kita dapat menulis persamaan di atas dalam bentuk arus: B = μ₀I/(2πr).
Itu Ada Di Mana-Mana
Apa yang ini beritahukan kepada kita adalah bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet. Ini digunakan dalam segala jenis mesin. Misalnya, ini memberi kita elektromagnet, di mana gaya magnet dapat dinyalakan dan dimatikan untuk memindahkan benda logam di pabrik dan tempat besi tua. Ini juga cara pengeras suara menciptakan suara: Sinyal listrik menggetarkan penggerak magnetik, yang menghasilkan gelombang tekanan di udara.
Juga medan magnet memengaruhi arus listrik. Ini cara kerja motor. Ada arus yang mengalir melalui sebuah kumparan kawat di hadapan medan magnet yang biasanya dibuat dengan beberapa magnet permanen. Gaya pada kumparan kawat menyebabkannya berputar, dan jadilah motor Anda. Itu bisa berupa motor kipas, bagian dari kompresor AC Anda, atau penggerak utama untuk mobil listrik.
Tunggu! Masih ada lagi. Sama seperti medan listrik yang berubah menciptakan medan magnet, medan magnet yang berubah menciptakan medan listrik—dan itu menghasilkan arus listrik. Beginilah cara sebagian besar tenaga listrik kita dihasilkan. Beberapa sumber energi—uap, angin, air yang bergerak, apa pun—memutar turbin yang memutar sebuah kumparan di dalam medan magnet. Fluks magnetik yang berubah menginduksi voltase dalam kumparan, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang dapat ditransmisikan ke rumah Anda.
Mengukur Konstanta Magnetik
Bagaimana kita bisa mengukur μ₀? Salah satu metode menggunakan apa yang disebut *current balance*. Versi sederhananya memiliki dua kabel sejajar yang membawa arus listrik (I) dalam arah yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan dalam diagram di bawah. Kemudian Anda menggantung kedua kabel dengan tali sehingga mereka dapat bergerak menjauh, seperti ini:
Arus dalam setiap kabel menciptakan medan magnet di lokasi kabel lainnya, dan ini mendorong mereka terpisah. Saat mereka menjauh, gaya magnet menurun dan komponen horizontal dari tegangan dalam tali penopang meningkat (karena perubahan sudut). Begitu kedua gaya ini setara, kabel-kabel akan “seimbang.”
Jika Anda mengetahui nilai arus listrik dan jarak antara kabel (r), Anda dapat menentukan konstanta magnetik, μ₀. Kemudian, seperti yang kami tunjukkan di atas, Anda dapat menggunakan nilai ini bersama dengan kecepatan cahaya yang telah didefinisikan untuk menghitung konstanta listrik, ε₀.
Jadi ya, keseluruhannya, Anda bisa mengatakan konstanta magnetik cukup penting. Oh, dan berapa nilai konstanta itu? Menurut Komite Internasional untuk Berat dan Ukuran, μ₀ = 1,256637061272 × 10⁻⁶ N/A². Tidak lebih, tidak kurang.