历史背景

如同前面所述，真空电容率 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 是一个度量系统常数。它的出现于电磁量的定义方程，主要是因为一个称为理想化的程序。只使用纯理论的推导，麦克斯韦方程组奇异地预测出，电磁波以光速自由于自由空间。继续推论这个预测，就可以给出 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 的数值。若想了解为什么 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 会有这数值，必须稍微阅读一下电磁度量系统的发展史。

在以下的讲述中，请注意到我们经典物理并不特别区分“真空”和“自由空间”这两个术语。当今文献里，“真空”可能指为很多种不同的实验状况和理论实体。在阅读文献时，只有上下文可以决定术语的含意。

单位理想化

查尔斯·库仑和其它物理学家的实验，证明库仑定律：分开距离为 r {\displaystyle r\,\!} ，电量都是 Q {\displaystyle Q\,\!} 的两个点电荷，其相互作用于对方的力 F {\displaystyle F\,\!} ，可以用方程表达为

其中， k e {\displaystyle k_{\mathrm {e} }\,\!} 是个常数。

假若，对其它变量不加以任何约束，则 k e {\displaystyle k_{\mathrm {e} }\,\!} 可以任意地设定。对于每一个不同的 k e {\displaystyle k_{\mathrm {e} }\,\!} 数值设定， Q {\displaystyle Q\,\!} 的诠释也相随地不同。为了要避免混淆不清，每一个不同的诠释必须有不同的名称和标记符号。

厘米-克-秒静电制是一个十九世纪后期建立的标准系统。在这标准系统里，常数 k e {\displaystyle k_{\mathrm {e} }\,\!} 的数值被设定为1，电荷量的量纲被称为高斯电荷量。这样，作用力的方程变为

其中， q s {\displaystyle q_{s}\,\!} 是高斯电荷量。

假设两个点电荷的电荷量都是一个单位高斯电荷量，分隔距离是1公分。则两个点电荷相互作用于对方的力是1达因。那么，高斯电荷量的量纲也可以写为“达因公分”。这与国际单位制的量纲，“牛顿米”，有同样的量纲。但是，高斯电荷量与国际单位制电荷量的量纲并不相同。高斯电荷量不是用库仑来测量的。

后来，科学家觉得，对于球几何案例，应该加入因子 4 π π --> {\displaystyle 4\pi \,\!} 于库仑定律，表达方程为

其中， k e ′ {\displaystyle k"_{\mathrm {e} }\,\!} 、 q s ′ {\displaystyle q"_{s}\,\!} 分别为新的常数和电荷量。

这个点子称为理想化。设定 k e ′ = 1 {\displaystyle k"_{\mathrm {e} }=1\,\!} 。电量单位也改变了，但是，电量的量纲仍旧是“达因公分”。

下一个步骤是将电量表达为一个独自的基本物理量，标记为 q {\displaystyle q\,\!} ，将库仑定律写为它的现代形式：

很明显地，旧厘米-克-秒静电制里的电量 q s {\displaystyle q_{s}\,\!} 与新的国际标准制电量 q {\displaystyle q\,\!} 的关系式为

ε0数值的设定

采用国际标准制，要求力量的单位为牛顿，距离的单位为米，电荷量的单位为工程师的实用单位，库仑，定义为1安培的电流在1秒钟内所累积的电荷量。那么，真空电容率的量纲应该是 “库仑牛顿米”（或者，“法拉米”）。

真空电容率的数值可以从麦克斯韦方程组求得。观察在真空中的麦克斯韦方程组的微分形式：

其中， E {\displaystyle \mathbf {E} \,\!} 是电场， B {\displaystyle \mathbf {B} \,\!} 是磁感应强度。

取第四个麦克斯韦方程的旋度，

将第二个麦克斯韦方程（法拉第方程）代入，则可得到

应用一个矢量恒等式，

再注意到第三个麦克斯韦方程（高斯磁定律），所以，

这样，就可以得到光波的磁场波动方程：

以同样的方式，也可得到光波的电场波动方程：

这光波传播的速度（光速 c 0 {\displaystyle c_{0}\,\!} ）是

这方程表达出光速、真空电容率、真空磁导率，这三个物理量的相互关系。原则上，科学家可以选择以库仑，或是以安培为基本电磁单位。经过仔细的考量，国际单位组织决定以安培为基本电磁单位。因此， μ μ --> 0 {\displaystyle \mu _{0}\,\!} 、 c 0 {\displaystyle c_{0}\,\!} 的数值设定了 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 的数值。若想知道如何决定 μ μ --> 0 {\displaystyle \mu _{0}\,\!} 的数值，请参阅条目真空磁导率。

可实现真空和自由空间

自由空间（free space）是一个理想的参考状态，可以趋近，但是在物理上是永远无法达到的状态。可实现真空有时候被称为部分真空（partial vacuum），意指需要超低气压，但超低气压并不是近似自由空间的唯一条件。

与经典物理内的真空不同，现今时代的物理真空意指的是真空态（vacuum state），或量子真空。这种真空绝对不是简单的空无一物的空间。因此，自由空间不再是物理真空的同义词。若想要知道更多细节，请参阅条目自由空间和真空态。

对于为了测量国际单位的数值，而在实验室制成的任何部分真空，一个很重要的问题是，部分真空是否可以被满意地视为自由空间的实现？还有，我们必须怎样修正实验的结果，才能使这些结果适用于基线？例如，为了弥补气压高于零而造成的误差，科学家可以做一些修正。

若想知道怎样才能制成优良的部分真空，请参阅条目超高真空（ultra high vacuum）和自由空间。

请注意，这些缺陷并不会影响真空电容率 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 的意义或数值。 ϵ ϵ --> 0 {\displaystyle \epsilon _{0}\,\!} 是个定义值，是由国际标准组织，通过光速和真空磁导率的定义值而衍生的。

参阅

偶极子

电极化强度

电偶极矩

磁化矢量

卡西米尔效应

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