Weber
Roku 1833 natáhli Carl Gauss a Wilhelm Weber v Göttingenu nad střechami drát dlouhý asi kilometr. Spojil observatoř s fyzikálním kabinetem. Baterie tento telegraf neměl. Weber posouval cívku podél permanentního magnetu a v drátu vznikl krátký proudový impulz. Na druhém konci impulz pootočil magnetkou.
Proud v cívce vzniká, když se mění magnetický tok, který jí prochází. Čím rychleji se tok mění, tím větší je napětí. Jeden weber je takový tok, který při rovnoměrném poklesu na nulu za jednu sekundu indukuje v jednom závitu napětí 1 V. Proto se weber rovná voltu krát sekunda.
| Označení | Wb |
| Definice | voltsekunda · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Referenční hodnoty | kvantum toku h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Zavedena | název — IEC, 1935 · v SI od roku 1960, 11. Generální konference |
| Normy | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Typické hodnoty | 35 nWb — zemské pole v kroužku 3 cm · 136 µWb — neodymový magnet v cívce · 15 mWb — jádro transformátoru |
01 · Definice
Volt, který vydrží sekundu
Magnetický tok Φ udává, kolik pole prochází plochou. Rovná se magnetické indukci krát plocha krát kosinus úhlu mezi polem a normálou plochy. Pole jedné tesly procházející metrem čtverečním dává jeden weber. Když plochu natočíme hranou k poli, tok klesne na nulu.
Tok sám napětí nevytváří. Napětí vzniká jen při změně toku, to je Faradayův zákon. Když napětí sečteme za celou dobu změny, dostaneme přesně změnu toku. Weber proto lze změřit voltmetrem a hodinami: plocha pod křivkou napětí jsou voltsekundy, tedy webery.
Kolik pole projde rámečkem
Svislé čáry jsou homogenní pole při pohledu z boku. Měděná elipsa je rámeček natočený o úhel θ. Modře jsou zvýrazněny čáry, které rámečkem procházejí, šedé jdou mimo. Modrá čárkovaná úsečka pod rámečkem je jeho stín na vodorovné rovině, A cos θ: tok se rovná indukci krát tento stín.
Cívkou o sto závitech prochází stejný tok jako jedním závitem. Napětí se však indukuje v každém závitu a sčítá se. Proto se u cívky počítá spřažený tok: tok krát počet závitů. I ten se udává ve weberech. Indukčnost v henry je spřažený tok na každý ampér proudu.
Rychle nebo pomalu — weberů je stejně
Uprostřed je cívka na průhledné trubici, nad ní visí na niti magnet. Červená polovina magnetu je severní pól, modrá jižní. Modré čárkované čáry jsou siločáry magnetu, měděné tečky na závitech proud, který se v nich indukuje. Vpravo je obrazovka osciloskopu: oranžová čára je napětí na cívce za poslední tři sekundy, výplň je plocha pod ní. Vlevo je fluxmetr: sčítá napětí za dobu pokusu a ukazuje změnu spřaženého toku. Magnet lze zasunout, vysunout, upustit skrz cívku nebo otočit. V režimu „Zemské pole“ je místo magnetu plochý rámeček, který se otáčí v poli planety.
Zasuňte magnet do cívky pomalu, pak ho rychle vysuňte.
02 · Převod
| Jednotka | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. Ve starých knihách se maxwellu říkalo prostě „čára“: jedna Faradayova siločára.
Voltsekunda a weber jsou totéž. Tlumivky ve zdrojích se počítají ve V·s: jak velké napětí a jak dlouho jádro vydrží, než se nasytí.
Gauss není tok, ale indukce: maxwell na centimetr čtvereční. Tesla je weber na metr čtvereční, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Řády veličin
04 · Měřicí přístroje
05 · Pravidla zápisu
06 · Sousední jednotky
07 · Historický oddíl
Etalon weberu v podobě předmětu neexistuje. Tok se měří přes napětí a čas a jejich etalony jsou kvantové. V Josephsonově přechodu nese každý napěťový impulz plochu přesně jednoho kvanta toku, h/2e. Od roku 2019 jsou Planckova konstanta a náboj elektronu pevně stanoveny, a proto je i kvantum toku přesné číslo: 2,067 833 848… fWb.
Z toho plyne jednoduchý důsledek. Na jeden weber je potřeba asi 4,8·10¹⁴ kvant. Právě tak funguje etalon napětí: tisíce přechodů na jednom čipu se ozařují mikrovlnami a každý propouští kvanta toku se známou frekvencí. Volt se získá z frekvence a weber z voltu a sekundy.
Katalog veličin
celý rejstřík →Sedm základních jednotek SI
Kapka kyseliny změní barvu šťávy, sůl obarví plamen, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všechny listy Simetria podle oborů a abecedně.
Otevřít rejstřík →