Henry
SI:n johdannaisyksikkö · suure: induktanssi
01 · Määritelmä
Henry on sen piirin induktanssi, jossa yhden ampeerin sekunnissa muuttuva virta indusoi yhden voltin jännitteen. Vastaava määritelmä: se induktanssi, jossa yhden ampeerin virta luo yhden weberin kytketyn vuon.
Induktanssi on virran hitaus. Kuten massa vastustaa nopeuden muutosta, niin induktanssi vastustaa virran muutosta: sitä ei saa käyntiin hetkessä eikä pysäytettyä. Siitä kipinä katkaisijassa — katkaisuhetkellä virta jatkaa hetken ilman läpi.
Katkaise piiri, jossa on kela — ja virta yrittää jatkaa ilman läpi: koskettimissa välähtää valokaari. Siksi jokaisen releen ja moottorin vieressä on vapaakäyntidiodi: se antaa virran sulkeutua ja sammua ilman kipinää.
Kierrosluvun kaksinkertaistaminen antaa nelinkertaisen induktanssin: kierrokset sekä luovat vuon että kytkeytyvät siihen. Ferriitti- tai terässydän lisää vielä tuhatkertaisen tekijän, mutta vain kyllästykseen asti — sen yli induktanssi putoaa takaisin tyhjän kelan arvoon.
02 · Muunnos
Syötä induktanssi — kortti purkaa sen yksiköihin
Todelliset osat elävät mikro- ja millihenryissä. CGSM-järjestelmässä induktanssilla, kuten kapasitanssilla CGSE:ssä, oli pituuden dimensio: abhenryä sanottiin yksinkertaisesti senttimetriksi. Siitä vanha insinööritapa puhua kelasta senttimetreinä — kyse ei ole sen koosta vaan sen induktanssista.
Yhdessä kondensaattorin kanssa induktanssi määrää resonanssipiirin taajuuden — juuri sen piirin, joka vuosisadan ajan viritti radiot asemalle. Käännettävänä oli kondensaattori: muuttuva kapasitanssi on helpompi rakentaa kuin muuttuva induktanssi.
| Yksikkö | Nimi | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|---|
| H | henry, SI-yksikkö | 1 | henry, SI-yksikkö |
| mH | millihenry | 1000 | millihenry |
| µH | mikrohenry | 1000000 | mikrohenry |
| nH | nanohenry | 1000000000 | nanohenry |
| pH | pikohenry | 1000000000000 | pikohenry |
| Wb/A | weber ampeeria kohti — täsmälleen sama asia | 1 | weber ampeeria kohti — täsmälleen sama asia |
| V·s/A | volttisekunti ampeeria kohti | 1 | volttisekunti ampeeria kohti |
| Ω·s | ohmisekunti: työmerkintä ennen nimen hyväksymistä | 1 | ohmisekunti: työmerkintä ennen nimen hyväksymistä |
| abH | abhenry, CGSM: sitä sanotaan myös induktanssin senttimetriksi | 1000000000 | abhenry, CGSM: sitä sanotaan myös induktanssin senttimetriksi |
| stH | stathenry, CGSE | 0 | stathenry, CGSE |
Toinen rivi on määritelmä weberin kautta: henry on weber ampeeria kohti. Kolmas on käämin kenttään varastoitunut energia.
03 · Suuruusluokat
johdinkuviosta energiavarastoonmillihenryt: releiden käämit, kytkentämuuntajat
04 · Mittalaitteet
Millä induktanssia mitataan
Se syöttää siniaallon ja erottaa vaihesiirron avulla impedanssin loistehon osan pätöosasta. Tulos riippuu taajuudesta ja esivirrasta: ferriittikela mittautuu eri tavalla kilohertsillä ja megahertsillä, siksi tila ilmoitetaan yhdessä arvon kanssa.
Se tasapainottaa tuntemattoman induktanssin vertailukondensaattoria ja vastuksia vastaan: kelaa ei verrata toiseen kelaan vaan kapasitanssiin, joka on helpompi valmistaa tarkasti. Klassinen laboratoriomenetelmä, jonka epävarmuus on sadasosia prosentista.
Kela kytketään tunnetun kondensaattorin kanssa ja etsitään taajuus, jolla piiri soi. Induktanssi seuraa Thomsonin kaavasta — helpoimmin saatavilla oleva menetelmä, tarvitaan vain generaattori ja oskilloskooppi, ja nanohenryille se on ainoa käyttökelpoinen.
Yksikerroksinen käämi sulatetusta kvartsista tehdyn lieriön päällä, jonka mitat on määritetty mikrometrin tarkkuudella: sen induktanssi lasketaan geometriasta ja magneettivakiosta, sitä lainkaan mittaamatta. Juuri näin yksikkö oli kiinnitetty ennen siirtymistä kvanttinormaaleihin.
05 · Kirjoitussäännöt
Iso H — eikä «henryt»
Iso H merkitsee yksikköä, pieni h tuntia, joka on SI:n ulkopuolella. Nimi kirjoitetaan juoksevassa tekstissä pienellä, vaikka se tulee sukunimestä. Samassa kaavassa H kursivoidun L:n vieressä ei mene sekaisin: suure ladotaan kallellaan, yksikkö pystyyn.
Suureen merkki on kursivoitu L, yksikön pystysuora H; venäläinen merkki on Гн. Iso H on kaavoissa jo varattu magneettikentän voimakkuudelle, siksi ne erotetaan samalla rivillä kirjasinlajilla: suure kallistuu, yksikkö seisoo suorana.
06 · Naapuriyksiköt
Henry on faradin kääntöpuoli: toinen suure vastustaa virran muutosta, toinen jännitteen muutosta. Yhdessä ne määräävät piirin taajuuden; erikseen ne tasoittavat aaltoilua — kela virran tiellä, kondensaattori poikittain.
Kahden käämin keskinäisinduktanssia merkitään M ja mitataan samoissa henryissä. Muuntajassa se on pienempi kuin ominaisinduktanssien tulo: erotus on juuri se osa vuosta, joka meni toisen käämin ohi.
vuo yhtä ampeeria kohti
induktanssi
piirin kaksoissuure
Simetriumin korteista rajanaapureita henrylle weber ja ampeeri määritelmästä, faradi värähtelypiirin parisuureena, ohmi aikavakiosta ja hertsi, jossa resonanssitaajuus ilmaistaan.
Henry sulkee magneettisen perheen: weber jaettuna ampeerilla. Ohmin kanssa se antaa sekunteja, faradin kanssa resonanssitaajuuden. Induktanssi ja kapasitanssi ovat peilikuvia: toinen vastustaa virran muutosta, toinen jännitteen muutosta.
07 · Historiallinen osa
Löytö, joka julkaistiin toisena
Joseph Henry kääri rautakaaren eristetyllä langalla — eristeen hän teki silkkinauhoista, jotka ostettiin vaimon puvusta — ja sai magneetin, joka kannatti tonnin. Albanyn koulunopettajasta tuli Smithsonian-instituutin ensimmäinen sihteeri.
Vuonna 1832 Joseph Henry huomasi kipinän katkaistessaan sähkömagneettipiirin ja ymmärsi, että kela indusoi itseensä jännitteen. Hän kuvasi ilmiön laboratoriokirjaan ennen Faradayta mutta julkaisi sen myöhemmin — ja induktion etusija jäi englantilaiselle.
Chicagon kansainvälinen sähkömieskongressi antoi induktanssin yksikölle nimen Henry — yhdessä useiden muiden käytännön yksiköiden kanssa. Silloin hän oli ollut kuolleena viisitoista vuotta, ja nimi meni miehelle, joka oli hävinnyt kilpajuoksun etusijasta muttei kollegojensa kunnioitusta.
Induktanssin yksikön ensimmäinen nimi oli kvadrantti: kymmenen miljoonaa metriä, neljännes maapallon meridiaanista. Sen korvasi henry samassa kongressissa, joka hyväksyi ohmin ja voltin.
Yhdeksäs yleiskonferenssi otti henryn käytännön yksiköiden järjestelmään yhdessä weberin ja teslan kanssa. CGSM-järjestelmän induktanssin senttimetri, yhtä suuri kuin nanohenry, jäi käsikirjoihin vielä kahdeksi vuosikymmeneksi.
Yksikkö, joka lasketaan eikä mitata
Vuoteen 2019 asti henry toteutettiin laskemalla. Magneettivakio oli asetettu tarkasti, neljä pii kertaa kymmenen potenssiin miinus seitsemän henryä metriä kohti, ja yksikerroksisen käämin induktanssi seurasi pelkästä geometriasta. Uudelleenmäärittelyn jälkeen vakio mitataan, ja normaali lepää sen sijaan kvantti-Hall-ilmiön varassa.
Magneettivakio µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m on henry metriä kohti: tyhjän avaruuden induktanssi. Vuoteen 2019 asti se oli tarkka luku 4π·10⁻⁷; nyt se mitataan, ja viimeisiä numeroita vielä tarkennetaan.
Luettelo · mittayksiköt
Kortti jokaiselle suureelle
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi omalla nimellä varustettua johdannaista ja järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, joita ilman ei tule toimeen tekniikka eikä arki. Jokaisella oma lehtensä: määritelmä, muunnos, mittalaitteet, kirjoitussäännöt. 27 kielellä.
SI-johdannaisyksiköt omalla nimellä
henryn kortti on aukiSI-perusyksiköt
terrakotalla — ne neljä yksikköä, joista henry koostuuInduktanssi muissa merkinnöissä
Kortin kieli
27 kieltä. Merkki H on kansainvälinen, mutta arvon kirjoitustapa kytkentäkaaviossa vaihtelee: 100µ, 100uH ja 0,1mH tarkoittavat samaa, ja käännöksessä kortti tuo ne yhteiseen muotoon.