Χένρι
Παράγωγη μονάδα SI · μέγεθος: αυτεπαγωγή
01 · Ορισμός
Το χένρι είναι η αυτεπαγωγή κυκλώματος στο οποίο ρεύμα που μεταβάλλεται με ρυθμό ενός αμπέρ ανά δευτερόλεπτο επάγει τάση ενός βολτ. Ισοδύναμος ορισμός: η αυτεπαγωγή στην οποία ρεύμα ενός αμπέρ δημιουργεί συνδεδεμένη ροή ενός βέμπερ.
Η αυτεπαγωγή είναι η αδράνεια του ρεύματος. Όπως η μάζα αντιστέκεται σε μεταβολή της ταχύτητας, έτσι η αυτεπαγωγή αντιστέκεται σε μεταβολή του ρεύματος: ούτε να ξεκινήσει ακαριαία μπορεί, ούτε να σταματήσει. Από εκεί η σπίθα στον διακόπτη — στη διακοπή το ρεύμα συνεχίζει για μια στιγμή μέσα από τον αέρα.
Διακόψτε ένα κύκλωμα με πηνίο — και το ρεύμα θα προσπαθήσει να συνεχίσει μέσα από τον αέρα: στις επαφές θα πηδήξει τόξο. Γι’ αυτό δίπλα σε κάθε ρελέ και κάθε κινητήρα κάθεται μια δίοδος ελεύθερης διέλευσης: αφήνει το ρεύμα να κλείσει και να σβήσει χωρίς σπίθα.
Διπλασιάζοντας τον αριθμό των σπειρών παίρνει κανείς τετραπλάσια αυτεπαγωγή: οι σπείρες δημιουργούν τη ροή και συγχρόνως συνδέονται μαζί της. Ένας πυρήνας από φερρίτη ή χάλυβα προσθέτει ακόμη έναν παράγοντα χιλιάδων, αλλά μόνο ως τον κορεσμό — πέρα από αυτόν η αυτεπαγωγή ξαναπέφτει στην τιμή ενός άδειου πηνίου.
02 · Μετατροπή
Δώστε μια αυτεπαγωγή — το δελτίο θα την αναλύσει σε μονάδες
Τα πραγματικά εξαρτήματα ζουν στα μικρο- και μιλιχένρι. Στο σύστημα CGSM η αυτεπαγωγή, όπως και η χωρητικότητα στο CGSE, είχε διάσταση μήκους: το αμπχένρι λεγόταν απλώς εκατοστό. Από εκεί η παλιά μηχανική συνήθεια να μιλούν για πηνίο σε εκατοστά — δεν πρόκειται για το μέγεθός του αλλά για την αυτεπαγωγή.
Σε ζευγάρι με πυκνωτή η αυτεπαγωγή ορίζει τη συχνότητα ενός συντονισμένου κυκλώματος — εκείνου ακριβώς που για έναν αιώνα συντόνιζε τα ραδιόφωνα σε έναν σταθμό. Αυτό που γύριζαν ήταν ο πυκνωτής: μια μεταβλητή χωρητικότητα φτιάχνεται ευκολότερα από μια μεταβλητή αυτεπαγωγή.
| Μονάδα | Όνομα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|---|
| H | χένρι, μονάδα SI | 1 | χένρι, μονάδα SI |
| mH | μιλιχένρι | 1000 | μιλιχένρι |
| µH | μικροχένρι | 1000000 | μικροχένρι |
| nH | νανοχένρι | 1000000000 | νανοχένρι |
| pH | πικοχένρι | 1000000000000 | πικοχένρι |
| Wb/A | βέμπερ ανά αμπέρ — ακριβώς το ίδιο | 1 | βέμπερ ανά αμπέρ — ακριβώς το ίδιο |
| V·s/A | βολτ-δευτερόλεπτο ανά αμπέρ | 1 | βολτ-δευτερόλεπτο ανά αμπέρ |
| Ω·s | ωμ-δευτερόλεπτο: η συμβατική γραφή πριν την υιοθέτηση του ονόματος | 1 | ωμ-δευτερόλεπτο: η συμβατική γραφή πριν την υιοθέτηση του ονόματος |
| abH | αμπχένρι, CGSM: λέγεται και εκατοστό της αυτεπαγωγής | 1000000000 | αμπχένρι, CGSM: λέγεται και εκατοστό της αυτεπαγωγής |
| stH | στατχένρι, CGSE | 0 | στατχένρι, CGSE |
Η δεύτερη γραφή είναι ο ορισμός μέσω του βέμπερ: ένα χένρι είναι ένα βέμπερ ανά αμπέρ. Η τρίτη είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται στο πεδίο του τυλίγματος.
03 · Τάξεις μεγέθους
από τον διάδρομο πλακέτας ως την αποθήκη ενέργειαςμιλιχένρι: τυλίγματα ρελέ, μετασχηματιστές σύζευξης
04 · Όργανα μέτρησης
Με τι μετριέται η αυτεπαγωγή
Εφαρμόζει ημίτονο και με τη διαφορά φάσης χωρίζει το άεργο μέρος της σύνθετης αντίστασης από το ωφέλιμο. Το αποτέλεσμα εξαρτάται από τη συχνότητα και από το ρεύμα πόλωσης: ένα πηνίο με φερρίτη μετριέται αλλιώς στο ένα κιλοχέρτζ και αλλιώς στο ένα μεγαχέρτζ, γι’ αυτό το καθεστώς δηλώνεται μαζί με την τιμή.
Εξισορροπεί μια άγνωστη αυτεπαγωγή απέναντι σε πρότυπο πυκνωτή και αντιστάσεις: το πηνίο δεν συγκρίνεται με άλλο πηνίο αλλά με χωρητικότητα, που κατασκευάζεται ακριβέστερα. Η κλασική εργαστηριακή μέθοδος, με αβεβαιότητα εκατοστών της μονάδας τοις εκατό.
Το πηνίο συνδέεται με γνωστό πυκνωτή και αναζητείται η συχνότητα στην οποία το κύκλωμα ηχεί. Η αυτεπαγωγή προκύπτει από τον τύπο του Τόμσον — η πιο προσιτή μέθοδος, χρειάζονται μόνο μια γεννήτρια και ένας παλμογράφος, και για τα νανοχένρι είναι η μόνη εφαρμόσιμη.
Ένα μονόστρωμο τύλιγμα σε κύλινδρο από τηγμένο χαλαζία, με διαστάσεις μετρημένες στο μικρόμετρο: η αυτεπαγωγή του υπολογίζεται από τη γεωμετρία και τη μαγνητική σταθερά, χωρίς να μετρηθεί καθόλου. Ακριβώς έτσι ήταν ορισμένη η μονάδα πριν από τη μετάβαση σε κβαντικά πρότυπα.
05 · Κανόνες γραφής
Κεφαλαίο H — και όχι «χένρια»
Το κεφαλαίο H δηλώνει τη μονάδα, το πεζό h την ώρα, που βρίσκεται εκτός SI. Το όνομα γράφεται με πεζό στο τρέχον κείμενο αν και προέρχεται από επώνυμο. Ένα H δίπλα σε πλάγιο L στον ίδιο τύπο δεν μπερδεύεται: το μέγεθος στοιχειοθετείται πλάγια, η μονάδα όρθια.
Το σύμβολο του μεγέθους είναι πλάγιο L, της μονάδας όρθιο H· το ρωσικό σύμβολο είναι Гн. Το κεφαλαίο H στους τύπους είναι ήδη πιασμένο από την ένταση του μαγνητικού πεδίου, γι’ αυτό στην ίδια γραμμή τα ξεχωρίζει η γραμματοσειρά: το μέγεθος γέρνει, η μονάδα στέκεται ίσια.
06 · Γειτονικές μονάδες
Το χένρι είναι η ανάποδη όψη του φαράντ: το ένα μέγεθος αντιστέκεται στη μεταβολή του ρεύματος, το άλλο στη μεταβολή της τάσης. Μαζί ορίζουν τη συχνότητα ενός κυκλώματος· χωριστά εξομαλύνουν την κυμάτωση — το πηνίο στον δρόμο του ρεύματος, ο πυκνωτής εγκάρσια.
Η αμοιβαία επαγωγή δύο τυλιγμάτων συμβολίζεται M και μετριέται στα ίδια χένρι. Σε έναν μετασχηματιστή είναι μικρότερη από το γινόμενο των ιδίων αυτεπαγωγών: η διαφορά είναι ακριβώς εκείνο το μέρος της ροής που προσπέρασε το δεύτερο τύλιγμα.
ροή ανά ένα αμπέρ
αυτεπαγωγή
το αδελφό μέγεθος του κυκλώματος
Από τα δελτία του Simetrium γειτονεύουν με το χένρι βέμπερ και αμπέρ από τον ορισμό, φαράντ ως ζευγαρωτό μέγεθος του κυκλώματος, ωμ από τη σταθερά χρόνου και χερτζ, στην οποία εκφράζεται η συχνότητα συντονισμού.
Το χένρι κλείνει τη μαγνητική οικογένεια: ένα βέμπερ διαιρεμένο με ένα αμπέρ. Με το ωμ δίνει δευτερόλεπτα, με το φαράντ συχνότητα συντονισμού. Αυτεπαγωγή και χωρητικότητα είναι κατοπτρικές: η μία αντιστέκεται στη μεταβολή του ρεύματος, η άλλη στη μεταβολή της τάσης.
07 · Ιστορικό μέρος
Μια ανακάλυψη που δημοσιεύτηκε δεύτερη
Ο Τζόζεφ Χένρι τύλιξε ένα σιδερένιο τόξο με μονωμένο σύρμα — τη μόνωση την έφτιαχνε από μεταξωτές κορδέλες αγορασμένες από το φόρεμα της γυναίκας του — και πήρε έναν μαγνήτη που κρατούσε έναν τόνο. Ο δάσκαλος από το Όλμπανι έγινε ο πρώτος γραμματέας του Ιδρύματος Σμιθσόνιαν.
Το 1832 ο Τζόζεφ Χένρι πρόσεξε μια σπίθα στη διακοπή κυκλώματος με ηλεκτρομαγνήτη και κατάλαβε ότι το πηνίο επάγει τάση στον εαυτό του. Περιέγραψε το φαινόμενο στο εργαστηριακό τετράδιο πριν από τον Φαραντέι αλλά το δημοσίευσε αργότερα — και τα πρωτεία στην επαγωγή έμειναν στον Άγγλο.
Το Διεθνές Συνέδριο Ηλεκτρολόγων στο Σικάγο έδωσε στη μονάδα αυτεπαγωγής το όνομα Χένρι — μαζί με αρκετές άλλες πρακτικές μονάδες. Είχε πεθάνει δεκαπέντε χρόνια πριν, και το όνομα πήγε στον άνθρωπο που είχε χάσει τον αγώνα της προτεραιότητας, όχι όμως την εκτίμηση των συναδέλφων.
Το πρώτο όνομα της μονάδας αυτεπαγωγής ήταν το τεταρτημόριο: δέκα εκατομμύρια μέτρα, το ένα τέταρτο του γήινου μεσημβρινού. Αντικαταστάθηκε από το χένρι στο ίδιο συνέδριο που δέχθηκε το ωμ και το βολτ.
Η ένατη Γενική Διάσκεψη έφερε το χένρι στο σύστημα των πρακτικών μονάδων μαζί με το βέμπερ και το τέσλα. Το εκατοστό της αυτεπαγωγής από το σύστημα CGSM, ίσο με ένα νανοχένρι, έμεινε στα εγχειρίδια άλλες δύο δεκαετίες.
Μια μονάδα που υπολογίζεται και δεν μετριέται
Ως το 2019 το χένρι υλοποιούνταν με υπολογισμό. Η μαγνητική σταθερά ήταν ορισμένη ακριβώς, τέσσερα πι επί δέκα εις την μείον έβδομη χένρι ανά μέτρο, και η αυτεπαγωγή ενός μονόστρωμου τυλίγματος προέκυπτε από τη γεωμετρία και μόνο. Μετά τον επαναπροσδιορισμό η σταθερά μετριέται, και το πρότυπο στηρίζεται στο κβαντικό φαινόμενο Χολ.
Η μαγνητική σταθερά µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m είναι ένα χένρι ανά μέτρο: η αυτεπαγωγή του κενού χώρου. Ως το 2019 ήταν ο ακριβής αριθμός 4π·10⁻⁷· τώρα μετριέται, και τα τελευταία ψηφία εξακολουθούν να ακριβολογούνται.
Κατάλογος · μονάδες μέτρησης
Ένα δελτίο για κάθε μέγεθος
Επτά θεμελιώδεις μονάδες SI, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και οι μονάδες εκτός συστήματος χωρίς τις οποίες δεν τα βγάζει πέρα ούτε η τεχνική ούτε η καθημερινότητα. Καθεμιά έχει το φύλλο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 31 γλώσσες.
Παράγωγες μονάδες SI με δικό τους όνομα
το δελτίο του χένρι είναι ανοιχτόΘεμελιώδεις μονάδες SI
με χρώμα τερακότας — οι τέσσερις μονάδες από τις οποίες συντίθεται το χένριΗ αυτεπαγωγή σε άλλες γραφές
Γλώσσα του δελτίου
31 γλώσσες. Το σύμβολο H είναι διεθνές, όμως ο τρόπος γραφής μιας τιμής σε σχέδιο διαφέρει: 100µ, 100uH και 0,1mH σημαίνουν το ίδιο, και στη μετάφραση το δελτίο τα φέρνει σε κοινή μορφή.