टेस्ला
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: चुंबकीय फ्लक्स घनत्व
01 · परिभाषा
टेस्ला वह चुंबकीय फ्लक्स घनत्व है जिस पर एक वेबर का फ्लक्स एक वर्ग मीटर के क्षेत्रफल से गुज़रता है। बल के जरिए समतुल्य परिभाषा: एक टेस्ला के क्षेत्र में एक मीटर लंबा चालक, जिसमें एक ऐम्पियर धारा हो, एक न्यूटन बल अनुभव करता है।
इकाई घरेलू नाप से बड़ी और खगोल-भौतिक नाप से छोटी निकली। पृथ्वी का क्षेत्र पचास माइक्रोटेस्ला है, स्कूल का चुंबक दसवें हिस्से देता है, नियोडिमियम की चकती अपनी सतह पर एक से आगे निकल जाती है; उसके आगे तकनीक शुरू होती है, जहाँ इकाइयों और दहाइयों में गिना जाता है। यह राशि जिस दायरे में बरती ही जाती है वह तेईस कोटियों तक फैला है: काम करते मस्तिष्क के चुंबकीय क्षेत्र के फेम्टोटेस्ला से लेकर मैग्नेटार की सतह के सैकड़ों गीगाटेस्ला तक, जहाँ क्षेत्र परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों को टेढ़ा कर देता है और निर्वात खाली होना छोड़ देता है।
एक सौ बीस अंश खिसकी तीन कुंडलियाँ, जिन्हें उतने ही कला-विस्थापन वाली धाराएँ खिलाती हैं, ऐसा क्षेत्र रचती हैं जो अंतरिक्ष में बिना एक भी चलते पुर्ज़े के घूमता है। प्रेरण मोटर के रोटर को न दिक्परिवर्तक चाहिए न ब्रश: क्षेत्र उसमें धाराएँ प्रेरित करता है और उसे अपने साथ खींच ले जाता है। 1888 का पेटेंट पूरी औद्योगिक प्रत्यावर्ती-धारा विद्युत-तकनीक की नींव बना, और आज भी दुनिया की लगभग आधी बिजली ऐसी ही मोटरें खाती हैं।
02 · रूपांतरण
एक फ्लक्स घनत्व डालिए — पत्रक उसे इकाइयों में बाँट देगा
गॉस किसी भी दूसरी CGS इकाई से ज़्यादा हठ से टिका है: भूभौतिकी, चुंबकीय पदार्थ और प्लाज़्मा भौतिकी आज भी उसे बरतते हैं। एक टेस्ला ठीक दस हजार गॉस है, गुणांक सटीक है, इसलिए बदलना हमेशा आसान रहता है। गामा भूभौतिकविदों की इकाई है, नैनोटेस्ला के बराबर: अयस्क खोजते समय चुंबकीय विषमताएँ इसी में नापी जाती हैं।
टेस्ला फ्लक्स घनत्व B नापता है, ऐम्पियर प्रति मीटर तीव्रता H। निर्वात में वे चुंबकीय नियतांक से अनुपाती हैं; लोहे में हज़ार गुना अलग: इस्पात क्षेत्र को तेज़ करता है, जबकि गणना H में चलती है। यह निर्भरता रैखिक नहीं, उसमें शैथिल्य लूप है, इसीलिए तालिका की «A/m» और «ओर्स्टेड» पंक्तियाँ केवल निर्वात और हवा के लिए सही हैं।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| T | टेस्ला, SI इकाई | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
| mT | मिलीटेस्ला | 1000 | घरेलू राशि: टेस्ला के सौवें हिस्से |
| µT | माइक्रोटेस्ला | 1000000 | यहाँ पार्थिव चुंबकत्व रहता है |
| nT | नैनोटेस्ला | 10⁹ | वही गामा, बस SI में |
| fT | फेम्टोटेस्ला | 10¹⁵ | मापने योग्य का निचला किनारा |
| Wb/m² | प्रति वर्ग मीटर वेबर | 1 | वही बात दूसरे शब्दों में: टेस्ला प्रति वर्ग मीटर वेबर है |
| A/m | तीव्रता H | 795775 | पंक्ति केवल निर्वात और हवा के लिए सही है |
| G | गॉस, CGS | 10000 | एक टेस्ला में ठीक दस हजार — गुणांक सटीक है |
| kG | किलोगॉस | 10 | प्रयोगशाला के क्षेत्रों के लिए सुविधाजनक गुणज |
| γ | गामा | 10⁹ | गॉस का एक लाखवाँ हिस्सा, नैनोटेस्ला जितना ही |
| Oe | ओर्स्टेड | 10000 | निर्वात में गॉस के संख्या में बराबर — भ्रम यहीं से |
| T | टेस्ला | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
टेस्ला फ्लक्स घनत्व है: क्षेत्रफल से गुणा कीजिए तो वेबर मिलेगा, चुंबकीय नियतांक से भाग दीजिए तो ऐम्पियर प्रति मीटर में तीव्रता
03 · परिमाण की कोटियाँ
तेईस कोटियाँ: मस्तिष्क से मैग्नेटार तकएक टेस्ला: शक्तिशाली विद्युत मोटर का वायु-अंतराल
04 · मापक यंत्र
चुंबकीय फ्लक्स घनत्व किससे नापते हैं
पतली अर्धचालक पट्टी में बहती धारा को क्षेत्र मोड़ देता है, और उसकी बगल की सतहों पर फ्लक्स घनत्व के अनुपात में वोल्टता उभर आती है। सस्ता, छोटा, शून्य से दसियों टेस्ला तक काम करता है — इसीलिए हर ब्रशरहित मोटर में और हर पहिया-गति संवेदक में बैठा है।
क्रोड को प्रत्यावर्ती धारा से संतृप्ति में धकेला जाता है और अनुक्रिया की विषमता देखी जाती है: बाहरी क्षेत्र लूप को खिसका देता है, और द्वितीयक कुंडली में दूसरी संनादी उभर आती है। भूभौतिकी और अंतरिक्ष यानों का प्रमुख यंत्र, पिकोटेस्ला तक संवेदनशील।
पानी के नमूने के प्रोटॉन क्षेत्र के ठीक अनुपात में आवृत्ति से पुरस्सरण करते हैं: प्रति टेस्ला 42.58 मेगाहर्ट्ज़। माप आवृत्ति नापने तक सिमट जाती है, और आवृत्ति ही वह चीज़ है जिसे हम सबसे अच्छा नाप सकते हैं — यहीं से दस लाखवें हिस्से की परिशुद्धता और संदर्भ-विधि की भूमिका आती है।
अतिचालक व्यतिकरणमापी चुंबकीय फ्लक्स के क्वांटम गिनता है और फेम्टोटेस्ला पहचान लेता है — पृथ्वी के क्षेत्र से एक अरब गुना कम। वह केवल क्रायोस्टेट में और परिरक्षित कमरे में काम करता है, पर मस्तिष्क का चुंबकीय क्षेत्र लिख लेने देता है।
05 · टेस्ला काम पर
कौन-सा क्षेत्र कहाँ है और उसमें ख़तरा क्या
पचास माइक्रोटेस्ला पृथ्वी का क्षेत्र है; उसका दस गुना, आधा मिलीटेस्ला, वह रेखा है जिसके पार पेसमेकर वालों को एमआरआई कक्ष में नहीं जाने दिया जाता। वह फ़र्श पर खींची जाती है।
मशीन की सामान्य ताक़त। इस क्षेत्र में इस्पात की चीज़ हाथ से थामी नहीं जाती: खिंचाव उससे तेज़ बढ़ता है जितनी देर में आदमी उँगलियाँ खोल पाए।
पानी का प्रतिचुंबकत्व दुर्बल है, पर ऐसे क्षेत्र में वह बाहर धकेला जाता है — इतना कि एक बूँद, एक टिड्डा और एक मेंढक हवा में लटके रहें।
इससे ऊपर चुंबकीय दाब कुंडली को भीतर से फाड़ देता है। आगे केवल आवेगी संयंत्र बचते हैं, जो माइक्रो सेकंड जीते हैं।
मशीन का क्षेत्र लौहचुंबकीय चीज़ को उस बल से खींचता है जो पास आने पर बढ़ता जाता है, इसलिए उसे थामना असंभव है: आख़िरी मीटर सिलिंडर कार की रफ़्तार से तय करता है। 2001 में न्यू यॉर्क में ऐसे ही सिलिंडर ने मशीन में लेटे छह साल के बच्चे की जान ले ली। चुंबक तुरंत बंद नहीं होता — अतिचालक कुंडली को तरल हीलियम भाप बनाकर बुझाना पड़ता है, और बहाली में कई दिन लगते हैं।
पानी दुर्बल प्रतिचुंबकीय है और तेज़, असमान क्षेत्र में बाहर की ओर धकेला जाता है। नीदरलैंड की एक प्रयोगशाला में 1997 में सोलह टेस्ला के क्षेत्र में पानी की बूँदें, एक टिड्डा और एक मेंढक तैरा दिए गए — मेंढक को, जहाँ तक दिखता है, कोई चोट नहीं आई। इस प्रयोग ने आंद्रे गाइम को 2000 का इग नोबेल दिलाया, और दस साल बाद उसी शोधकर्ता को ग्राफीन के लिए नोबेल मिला।
06 · लेखन नियम
T बड़ा — छोटा t टन है
T बड़ा — छोटा t टन है, और नाम चलते पाठ में छोटे अक्षर से लिखा जाता है: टेस्ला। बहुवचन नहीं बदलता: पाँच टेस्ला, और उपनाम से आने पर भी नाम बड़ा अक्षर नहीं लेता। पास खड़ा छोटा t टन है, बिलकुल दूसरी राशि।
राशि का संकेत तिरछा B है, इकाई का सीधा T; रूसी संकेत Тл है। गॉस SI में नहीं है: मानक एक ही दस्तावेज़ में दो इकाइयाँ साथ-साथ बरतने को साफ़ मना करते हैं। उपसर्ग माइक्रो को यूनानी म्यू चाहिए: µT, uT नहीं। चिकित्सा में मशीन के क्षेत्र की ताक़त प्रायः बिना किसी इकाई के कही जाती है — «डेढ़», «तीन» — पर दस्तावेज़ में पूरी लिखी जाती है।
07 · पड़ोसी इकाइयाँ
टेस्ला फ्लक्स घनत्व है; क्षेत्रफल से गुणा करने पर वेबर देता है और चुंबकीय नियतांक से भाग देने पर ऐम्पियर प्रति मीटर में तीव्रता। गॉस CGS पद्धति में वही राशि है।
Simetrium के पत्रकों में से टेस्ला के पड़ोस में हैं वेबर उसी प्रकृति के फ्लक्स के रूप में, गाउस और ओर्स्टेड CGS पद्धति से, हेनरी s ऐम्पियर कुंडलियों की गणना से, और हर्ट्ज़, जिसमें अनुनाद की आवृत्ति व्यक्त होती है।
08 · ऐतिहासिक भाग
टेस्ला से पहले क्षेत्र किसमें नापा जाता था
निकोला टेस्ला ने दिखाया कि कला में विस्थापित तीन धाराएँ ऐसा क्षेत्र रचती हैं जो बिना किसी चलते पुर्ज़े के घूमता है। प्रेरण मोटर दिक्परिवर्तक और ब्रशों के बिना काम चला गई और दिष्ट धारा को उद्योग से बाहर कर दिया।
एडिसन दिष्ट धारा का पक्ष लेते थे और उसका ख़तरा साबित करने को जानवरों को सरेआम प्रत्यावर्ती धारा से मारने से भी नहीं हिचके। विवाद को 1895 के नायग्रा बिजलीघर ने चुका दिया: ऊर्जा को दूर तक पहुँचाना केवल प्रत्यावर्ती धारा जानती थी।
समुद्र तल से दो किलोमीटर ऊपर की प्रयोगशाला में टेस्ला दसियों मीटर लंबी कृत्रिम बिजलियाँ खींचते थे और बिना तार लैंप जलाते थे। उनके नाम वाला अनुनादी ट्रांसफार्मर तकनीक में भी गया और उतना ही लोक-कथाओं में भी।
ग्यारहवें आम सम्मेलन ने — उसी ने, जिसने «अंतरराष्ट्रीय इकाई पद्धति» नाम को मंज़ूरी दी — फ्लक्स घनत्व को टेस्ला का नाम दिया। तब आविष्कारक को मरे सत्रह बरस हो चुके थे, और मरा वह न्यू यॉर्क के एक होटल में, कर्ज़ में डूबा हुआ।
पैंतालीस दशमलव पाँच टेस्ला वह सीमा है जो प्रबल चुंबकीय क्षेत्र की राष्ट्रीय प्रयोगशाला में छुई गई: प्रतिरोधी चुंबक के भीतर एक अतिचालक अंतःस्थापन। आवेगी संयंत्र हजार टेस्ला तक देते हैं, पर उसी दौरान अपनी ही कुंडली माइक्रो सेकंडों में नष्ट कर देते हैं।
सबसे तेज़ चुंबकीय क्षेत्र वाले न्यूट्रॉन तारों में फ्लक्स घनत्व सैकड़ों गीगाटेस्ला तक पहुँचता है। हजार किलोमीटर दूर से भी ऐसा क्षेत्र किसी भी बैंक कार्ड को मिटा देगा, और पास से परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों को सिगार-सा खींच देता है।
वह क्षेत्र जो अपनी ही कुंडली फाड़ देता है
चुंबकीय क्षेत्र की ऊपरी सीमा विद्युत-तकनीक नहीं, पदार्थों की मजबूती तय करती है। चुंबकीय दाब फ्लक्स घनत्व के वर्ग से बढ़ता है: एक टेस्ला पर चार वायुमंडल, दस पर चार सौ, पचास पर तो दस हजार — जो ताँबे की मजबूती से आगे निकल जाता है। इसीलिए पैंतालीस टेस्ला से तेज़ स्थायी चुंबक हो ही नहीं सकते: कुंडली भीतर से फट जाएगी। आवेगी संयंत्र इस रोक को समय से पार करते हैं — हजार टेस्ला का क्षेत्र माइक्रो सेकंड जीता है, इतना कम कि विनाश पनप न सके, और फिर भी हर दागने के बाद कुंडली बदलनी पड़ती है। स्वयं टेस्ला को सबसे सटीक आवृत्ति से नापा जाता है: प्रोटॉन क्षेत्र में प्रति टेस्ला 42.577 मेगाहर्ट्ज़ से पुरस्सरण करता है, और फ्लक्स घनत्व के राष्ट्रीय मानक असल में पानी की एक शीशी वाले आवृत्ति-गणक हैं। प्रोटॉन का घूर्ण-चुंबकीय अनुपात स्वयं ग्यारह अंकों तक ज्ञात है, इसलिए क्षेत्र-माप की अनिश्चितता भौतिकी नहीं, चुंबक की समरूपता तय करती है।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
टेस्ला का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — वे तीन इकाइयाँ जिनसे टेस्ला बनता हैदूसरी पद्धतियों में चुंबकीय फ्लक्स घनत्व
पत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। संकेत T अंतरराष्ट्रीय है, पर गॉस में नापने की आदत असमान रूप से टिकी है: चुंबकीय पदार्थों पर रूसी, जापानी और चीनी साहित्य में CGS इकाइयाँ आज भी मिलती हैं।