物理学では、世界の仕組みを説明するモデルで使われる定数がたくさんあります。これらは変数と共に方程式に代入する固定された数値です。例えば、万有引力定数は、落下する物体の運動を予測するために使用されます。これはG = 6.6743 × 10 −11 m 3/ kg⋅s 2です。
これらの定数の奇妙なところは、非常に正確な値でありながら、一見ランダムなように見えることです。なぜ6.6743で、6.6744ではないのでしょうか？分かっているのは、これらの定数が実際に機能するということです。理論的に導き出されたものではなく、単に測定された値であり、機器の性能向上に伴い、時間とともに精度は向上しています。
先週、電気定数についてお話しました。これは、ちょっと風変わりな言い方で「自由空間の誘電率」とも呼ばれています。この定数は、電子と陽子がどのように相互作用して分子を形成するか（他にもいろいろありますが）を決定づけるものであり、生命、宇宙、そしてご存知の通り、あらゆるものの存在にとって非常に重要なものです。
今日は磁気定数、つまり自由空間の透磁率について見ていきます。これは真空中（ひいては空気中）の磁場の強さを決定します。これもまた非常に重要な問題です。まず、光は電磁波であるため、磁場がなければ宇宙に光は存在しません。
実は、電気力と磁力は本質的につながっており、人間はこの相互作用を利用して、電気モーターを動かしたり発電したりするなど、様々な素晴らしいことを実現する方法を学んできました。その仕組みを見てみましょう！
実用的なメモ
まず白状しなければなりません。定数の値は測定されるものであり、導出されるものではないと言いました。これは必ずしも完全に正しいわけではありません。例えば、光速（c）は基本定数と考えられていますが、電気定数（ε 0）と磁気定数（μ 0）（自由空間の誘電率と透磁率）と関連しており、次の式で示されています。
つまり、これら3つの値は独立して存在できないということです。つまり、2つが分かれば、3つ目を導き出すことができるのです。物理学者はこの問題をどのように扱うのでしょうか？私たちは光速を299,792,458メートル/秒と定義しています。（なぜ正確だとわかるのでしょうか？1メートルは光が1/299,792,458秒で進む距離と定義しているからです。）次に磁気定数（μ 0）を測定し、その値と光速を用いて電気定数（ε 0）を計算します。
もしかしたら、これはズルのように思えるかもしれませんが、真の科学を始めるには、ある時点で任意の単位を作り、何らかのパラメータを定義しなければなりません。実際、すべての計測システムは、すべての言葉が作られたように、作られたものなのです。
自由空間の透過性
磁場（記号Bで表される）は、上の写真に示すように、磁石によって生成されます。しかし、先ほど述べた相互依存性のため、電荷の移動によっても磁場は生成されます。（ここでは、電子などの荷電粒子を「電荷」と略記しています。）これはビオ・サバールの法則によって説明されます。
磁気定数 ( μ 0 ) がここにあります。また、一定の速度 ( v ) で移動する電荷 ( q ) の値も示されています。つまり、磁場は電荷の増加とともに増加し、移動する電荷からの距離 ( r ) とともに減少するということです。そして、磁気定数は磁場がどれだけ変化するかを正確に示しています。
もちろん、個々の電子が動いているのを頻繁に扱うわけではありません。しかし、電子の流れは常に存在します。これが電流であり、測定可能です。粒子の電荷をクーロン単位で知れば、1秒間に流れるクーロン数から電流（I）をアンペア単位で求めることができます。そして、上記の式を電流で表すと、B = μ 0 I/(2πr)となります。
どこにでもある
このことから、電流は磁場を発生させることがわかります。これはあらゆる機械で利用されています。例えば、電磁石は磁力をオン/オフすることで、工場やスクラップ置き場で金属物を動かすことができます。また、オーディオスピーカーが音を出す仕組みもこれと同じです。電気信号が磁気ドライバーを振動させ、空気中に圧力波を発生させます。
磁場は電流にも影響を与えます。モーターの仕組みもこれと同じです。電流は、通常は永久磁石によって生成される磁場のある電線コイルに流れます。電線コイルにかかる力によってコイルが回転し、これがモーターの働きをします。ファンモーター、エアコンコンプレッサーの一部、あるいは電気自動車の主駆動装置など、様々な用途に利用できます。
待ってください！まだ続きがあります。変化する電場が磁場を生み出すように、変化する磁場は電場を生み出し、それが電流を生み出します。私たちの電力のほとんどはこのようにして発電されています。蒸気、風、流水など、何らかのエネルギー源がタービンを回し、磁場の中でコイルを回転させます。変化する磁束がコイルに電圧を誘導し、機械エネルギーを電気エネルギーに変換して家庭に送電するのです。
磁気定数の測定
μ 0 はどのようにして測定できるでしょうか？一つの方法は、いわゆる電流バランスと呼ばれるものを使います。この簡単な方法は、下の図に示すように、2本の平行な導線に電流 ( I ) を反対方向に流します。そして、2本の導線を紐で吊り下げ、互いに離れるようにします。
それぞれの電線に流れる電流は、もう一方の電線の位置に磁場を発生させ、この磁場が電線同士を押し離します。電線同士が離れるにつれて磁力は減少し、支持弦の張力の水平成分が増加します（角度の変化による）。この2つの力が等しくなると、電線は「バランス」した状態になります。
電流値と電線間の距離（r）がわかれば、磁気定数μ 0を決定できます。そして、上記で示したように、この値と光速を用いて電気定数ε 0 を計算できます。
そうですね、全体的に見て、磁気定数はかなり重要だと言えるでしょう。ところで、その定数とは何でしょうか？国際度量衡委員会によると、μ 0 = 1.256637061272 × 10 –6 N/A 2 です。それ以上でもそれ以下でもありません。
