Weber
Vuonna 1833 Carl Gauss ja Wilhelm Weber vetivät Göttingenissä kattojen yli noin kilometrin pituisen johdon. Se yhdisti tähtitornin fysiikan kabinettiin. Tässä lennättimessä ei ollut paristoa. Weber liikutti käämiä kestomagneettia pitkin, ja johtoon syntyi lyhyt virtasysäys. Johdon toisessa päässä sysäys käänsi magneettineulaa.
Käämiin syntyy virta, kun sen läpi kulkeva magneettivuo muuttuu. Mitä nopeammin vuo muuttuu, sitä suurempi on jännite. Yksi weber on vuo, joka tasaisesti sekunnissa nollaan pienentyessään indusoi yhteen kierrokseen jännitteen 1 V. Siksi weber on voltti kertaa sekunti.
| Merkintä | Wb |
| Määritelmä | volttisekunti · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Vertailuarvot | vuokvantti h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Otettiin käyttöön | nimi — IEC, 1935 · SI-järjestelmässä vuodesta 1960, 11. yleiskokous |
| Standardit | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Tyypillisiä arvoja | 35 nWb — Maan kenttä 3 cm:n renkaassa · 136 µWb — neodyymimagneetti käämissä · 15 mWb — muuntajan sydän |
01 · Määritelmä
Voltti, joka kestää sekunnin
Magneettivuo Φ kertoo, kuinka paljon kenttää kulkee pinnan läpi. Se on magneettivuon tiheys kertaa pinta-ala kertaa kentän ja pinnan normaalin välisen kulman kosini. Yhden teslan kenttä neliömetrin läpi antaa yhden weberin. Jos pinta käännetään syrjittäin kenttään, vuo on nolla.
Vuo itsessään ei synnytä jännitettä. Jännite syntyy vain, kun vuo muuttuu: tämä on Faradayn laki. Kun jännite lasketaan yhteen koko muutoksen ajalta, tulos on täsmälleen vuon muutos. Siksi weberin voi mitata volttimittarilla ja kellolla: jännitekäyrän alle jäävä pinta-ala on volttisekunteja eli webereitä.
Kuinka paljon kenttää kulkee silmukan läpi
Pystysuorat viivat ovat tasainen kenttä sivulta katsottuna. Kuparinen ellipsi on silmukka, joka on kallistettu kulmaan θ. Sinisellä on korostettu viivat, jotka kulkevat silmukan läpi, harmaat menevät ohi. Sininen katkoviiva silmukan alla on sen varjo vaakatasossa, A cos θ: vuo on vuon tiheys kertaa tämä varjo.
Sadan kierroksen käämin läpi kulkee sama vuo kuin yhden kierroksen läpi. Jännite indusoituu kuitenkin jokaiseen kierrokseen, ja jännitteet summautuvat. Siksi käämille lasketaan käämivuo: vuo kertaa kierrosten määrä. Sekin ilmoitetaan webereinä. Induktanssi henryinä on käämivuo virran ampeeria kohti.
Nopeasti tai hitaasti — weberejä yhtä paljon
Keskellä on käämi läpinäkyvän putken ympärillä, ja sen yläpuolella roikkuu langassa magneetti. Magneetin punainen puolisko on pohjoisnapa, sininen etelänapa. Sininen katkoviiva kuvaa magneetin kenttäviivoja, kierrosten kupariset pisteet niihin indusoituvaa virtaa. Oikealla on oskilloskoopin näyttö: oranssi viiva on käämin jännite viimeisten kolmen sekunnin ajalta, täyttö on sen alle jäävä pinta-ala. Vasemmalla on vuomittari: se laskee jännitteen yhteen kokeen ajalta ja näyttää käämivuon muutoksen. Magneetin voi työntää sisään, vetää ulos, pudottaa käämin läpi tai kääntää. ”Maan kenttä” -tilassa magneetin tilalla on litteä silmukka, jota käännetään planeetan kentässä.
Työnnä magneetti käämiin hitaasti ja vedä se sitten nopeasti ulos.
02 · Muunnos
| Yksikkö | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. Vanhoissa kirjoissa maxwellia kutsuttiin yksinkertaisesti ”viivaksi”: se oli yksi Faradayn voimaviiva.
Volttisekunti ja weber ovat sama asia. Virtalähteiden kuristimet mitoitetaan V·s-yksiköissä: kuinka suurta jännitettä kuinka kauan sydän kestää ennen kyllästymistä.
Gauss ei ole vuo vaan vuon tiheys: maxwell neliösenttimetriä kohti. Tesla on weber neliömetriä kohti, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Suuruusluokat
04 · Mittalaitteet
05 · Kirjoitussäännöt
06 · Naapuriyksiköt
07 · Historiallinen osa
Weberille ei ole esineenä olevaa etalonia. Vuo mitataan jännitteen ja ajan kautta, ja niiden etalonit ovat kvanttietaloneja. Josephson-liitoksessa jokaisen jännitepulssin pinta-ala on täsmälleen yksi vuokvantti, h/2e. Vuodesta 2019 Planckin vakio ja elektronin varaus on kiinnitetty tarkasti, joten myös vuokvantti on tarkka luku: 2,067 833 848… fWb.
Tästä seuraa jotain yksinkertaista. Yhteen weberiin tarvitaan noin 4,8·10¹⁴ kvanttia. Juuri näin jännite-etaloni toimii: tuhansia liitoksia samalla sirulla säteilytetään mikroaalloilla, ja jokainen päästää vuokvantteja läpi tunnetulla taajuudella. Voltti saadaan taajuudesta ja weber voltista ja sekunnista.
Suureluettelo
koko hakemisto →SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä
Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.
Avaa hakemisto →