Électricité et magnétisme

Les théories physiques font apparaître un certain nombre de constantes. Savoir lesquelles sont "fondamentales" dépend fortement de la théorie considérée et de son formalisme. Les constantes qui ont une dimension physique peuvent toujours être rendues égales à l'unité, et donc devenir invisibles dans les équations, par un choix convenable des unités physiques de base de base.

L'exemple le plus simple est celui de la "vitesse de la lumière", une constante qui intervient non seulement en électromagnétisme mais aussi dans d'autres phénomènes et notamment en mécanique relativiste :
l'unité de longueur est maintenant définie comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299792458 secondes, de telle sorte que la vitesse de la lumière dans le vide n'est plus qu'une constante dimensionnelle, dont la valeur est

(S00-1) c = 299792458 m/s (exactement).

Il suffirait de choisir l'unité de longueur comme la longueur parcourue par la lumière dans le vide en 1 s (ou l'unité de temps comme le temps mis par la lumière pour parcourir dans le vide une distance de 1 m) pour que cette constante c prenne une valeur égale à 1 .

Mécanique et gravitation

Outre la vitesse de la lumière, deux constantes se retrouvent dans tous les domaines de la physique. La première est la constante de Planck

(S00-2a) h = 6.62606896(33) 10^-34 Js

ou de sa version normalisée

(S00-2b)

car la quantification affecte tous les phénomènes physiques.

(Les deux derniers chiffres ont été placés entre parenthèses pour indiquer que la précision de la détermination expérimentale ne permet pas actuellement d'en garantir l'exactitude).

La seconde, qui est connue avec beaucoup moins de précision, est la constante de gravitation de Newton

(S00-3a) G = 6.67428(67) 10^-11 m³ kg^-1 s^-2

ou sa version normalisée qui est la constante d'Einstein, car toutes les formes d'énergie donnent lieu à de la gravitation.

Planck a introduit un système de trois unités fondamentales dans lequel les trois constantes c, et G ci-dessus prennent la valeur unité. Ce système est formé de la longueur de Planck

(S00-4)

du temps de Planck

(S00-5)

et de la masse de Planck

(S00-6)

Malheureusement, ces unités ne correspondent ni à des valeurs usuelles à notre échelle, ni à des ordres de grandeur correspondant à des phénomènes physiques connus.

Électromagnétisme

Les valeurs de la permittivité diélectrique du vide (electric constant) e_o et de la perméabilité magnétique du vide m_o ne sont pas indépendantes : elles sont liées par la relation

(S00-8) e_o m_o = c^-2

L'unité de courant électrique (donc aussi celle de charge électrique) est maintenant définie de telle sorte que la perméabilité magnétique du vide vaut

(S00-9)

ce qui, compte tenu des relations ci-dessus, fixe la valeur de la permittivité diélectrique du vide à

(S00-10)

La grandeur Z_o qui apparaît ci-dessus est une constante, l'impédance du vide, commune aux phénomènes électriques et magnétiques. Compte tenu de ce qui précède, elle vaut

(S00-11)

Une autre constante, expérimentale celle-là, fréquemment rencontrée est le quantum de charge

(S00-12) e = 1.602 176 462(63) 10^-19 C (coulomb)

Ceux qui le souhaitent peuvent trouver les meilleures valeurs de nombreuses autres constantes physiques sur le site du NIST (National Institute of Standards and Technology).

Une sélection intéressante se trouve sur le site des Facultés Universitaires de Namur.

Dernière mise à jour le 19-09-2007