ويبر
في عام 1833 في غوتنغن مدّ كارل غاوس وفيلهلم فيبر فوق أسطح المباني سلكًا طوله نحو كيلومتر، فوصل المرصد بمختبر الفيزياء. لم تكن في هذا التلغراف بطارية. كان فيبر يحرّك ملفًا على امتداد مغناطيس دائم، فتنشأ في السلك نبضة تيار قصيرة. وعند الطرف الآخر كانت النبضة تدير إبرة مغناطيسية.
ينشأ التيار في الملف عندما يتغير التدفق المغناطيسي عبره. وكلما كان تغير التدفق أسرع، كان الجهد أكبر. الويبر الواحد هو التدفق الذي إذا انخفض إلى الصفر بانتظام خلال ثانية، حثّ في لفة واحدة جهدًا قدره 1 V. لذلك يساوي الويبر الفولت مضروبًا في الثانية.
| الرمز | Wb |
| التعريف | فولت ثانية · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| قيم مرجعية | كمّ التدفق h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| معيار | الاسم — IEC، عام 1935 · في النظام الدولي منذ 1960، المؤتمر العام الحادي عشر |
| المعايير | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| قيم نموذجية | 35 nWb — مجال الأرض في حلقة 3 cm · 136 µWb — مغناطيس نيوديميوم في ملف · 15 mWb — قلب محوّل |
01 · التعريف
فولت يدوم ثانية
يبيّن التدفق المغناطيسي Φ مقدار المجال الذي يعبر سطحًا ما. وهو يساوي كثافة التدفق المغناطيسي مضروبة في المساحة وفي جيب تمام الزاوية بين المجال والعمودي على السطح. مجال قدره تسلا واحد عبر متر مربع يعطي ويبر واحدًا. وإذا أُدير السطح ليواجه المجال بحافته، صار التدفق صفرًا.
التدفق وحده لا يولّد جهدًا. فالجهد لا يظهر إلا عند تغير التدفق، وهذا قانون فاراداي. وإذا جُمع الجهد طوال مدة التغير، كان الناتج تغير التدفق بالضبط. لذلك يمكن قياس الويبر بفولتميتر وساعة: المساحة تحت منحنى الجهد فولت ثانية، أي ويبر.
كم من المجال يعبر الإطار
الخطوط الرأسية مجال منتظم منظور إليه من الجانب. والقطع الناقص النحاسي إطار مائل بالزاوية θ. الخطوط التي تعبر الإطار ملونة بالأزرق، والرمادية تمر بجانبه. والخط الأزرق المتقطع تحت الإطار ظله على المستوى الأفقي، A cos θ: التدفق يساوي كثافة التدفق مضروبة في هذا الظل.
يعبر الملفَّ ذا المئة لفة التدفقُ نفسه الذي يعبر لفة واحدة. لكن الجهد يُستحث في كل لفة، وتتجمع الجهود. لذلك يُحسب للملف الترابط التدفقي: التدفق مضروبًا في عدد اللفات. وهو يُكتب أيضًا بالويبر. والمحاثة بالهنري هي الترابط التدفقي لكل أمبير من التيار.
بسرعة أو ببطء — عدد الويبرات نفسه
في الوسط ملف على أنبوب شفاف، وفوقه مغناطيس معلّق بخيط. النصف الأحمر من المغناطيس قطبه الشمالي، والأزرق قطبه الجنوبي. الخطوط الزرقاء المتقطعة خطوط مجال المغناطيس، والنقاط النحاسية على اللفات تيار يُستحث فيها. على اليمين شاشة راسم الذبذبات: الخط البرتقالي جهد الملف خلال الثواني الثلاث الأخيرة، والتظليل المساحة تحته. وعلى اليسار مقياس التدفق: يجمع الجهد طوال التجربة ويعرض تغير الترابط التدفقي. يمكن إدخال المغناطيس أو إخراجه أو إسقاطه عبر الملف أو قلبه. وفي وضع «مجال الأرض» يحلّ محل المغناطيس إطار مسطح يُقلب في مجال الكوكب.
أدخل المغناطيس في الملف ببطء، ثم أخرجه بسرعة.
02 · التحويل
| الوحدة | القيمة | أين تَرِد |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. في الكتب القديمة كان الماكسويل يسمى ببساطة «خطًا»: خط قوة واحدًا من خطوط فاراداي.
الفولت ثانية والويبر شيء واحد. تُقدَّر الملفات الخانقة في مزوّدات الطاقة بوحدة V·s: كم من الجهد ولأي مدة يحتمل القلب قبل أن يتشبع.
الغاوس ليس تدفقًا بل كثافة تدفق: ماكسويل لكل سنتيمتر مربع. والتسلا ويبر لكل متر مربع، 1 T = 10⁴ Gs.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
لا يوجد عيار مادي للويبر. يُقاس التدفق عبر الجهد والزمن، وعياراهما كموميان. في وصلة جوزفسون تحمل كل نبضة جهد مساحة تساوي كمّ تدفق واحدًا بالضبط، h/2e. ومنذ عام 2019 ثُبّت ثابت بلانك وشحنة الإلكترون تثبيتًا دقيقًا، لذا صار كمّ التدفق عددًا دقيقًا أيضًا: 2,067 833 848… fWb.
ومن هنا نتيجة بسيطة: للحصول على ويبر واحد يلزم نحو 4,8·10¹⁴ كمّ. وعلى هذا يقوم عيار الجهد: آلاف الوصلات على رقاقة واحدة تُشعّ بالموجات الدقيقة، وكل منها يمرر كمّات التدفق بتردد معلوم. الفولت يُستمد من التردد، والويبر من الفولت والثانية.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←