वेबर
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: चुंबकीय फ्लक्स
01 · परिभाषा
एक वेबर वह फ्लक्स है जिसके एक सेकंड में लोप होने पर एक फेरे में एक वोल्ट प्रेरित होता है। परिवर्तन के ज़रिये दी गई परिभाषा संयोग नहीं: स्वयं चुंबकीय फ्लक्स कुछ नहीं रचता, काम केवल उसका बदलना करता है। इसी पर सारी ऊर्जा-तकनीक खड़ी है — जनित्र, ट्रांसफ़ॉर्मर, प्रेरण चूल्हा। फ्लक्स प्रेरण गुणा क्षेत्रफल है: प्रति वर्ग मीटर एक टेस्ला ठीक एक वेबर है।
यहीं से वेबर और टेस्ला का वह अंतर आता है जिसे सबसे अधिक उलझाया जाता है। टेस्ला फ्लक्स घनत्व है, प्रति वर्ग मीटर फ्लक्स; वेबर पूरे परिपथ से होकर गुज़रता समूचा फ्लक्स है। तेज़ नियोडिमियम चुंबक अपनी सतह पर एक टेस्ला से अधिक देता है, पर उसके छोटे काट से गुज़रता फ्लक्स वेबर के सौवें भाग जितना है। पूरा एक वेबर जोड़ने के लिए या तो बड़ा क्षेत्रफल चाहिए या तेज़ क्षेत्र: एक वर्ग मीटर का फंदा पृथ्वी के क्षेत्र में केवल पचास माइक्रोवेबर पकड़ता है।
एक ही समरूप क्षेत्र में रखे दो फंदे टेस्ला में एक ही प्रेरण देखते हैं, पर वेबर में अलग फ्लक्स: वह क्षेत्रफल के समानुपाती है। यहीं से जनित्रों की अभिकल्पना का नियम भी निकलता है: विद्युतवाहक बल बढ़ाया जा सकता है क्षेत्र को तेज़ करके, फंदा चौड़ा करके, फेरे जोड़कर, या तेज़ घुमाकर। पहले को दो टेस्ला के आसपास लोहे की संतृप्ति रोकती है, दूसरे और तीसरे को कुंडली का आकार और प्रतिरोध, इसीलिए औद्योगिक मशीनें चौथे से टकराती हैं और ऊँचे चक्करों पर चलती हैं।
02 · रूपांतरण
फ्लक्स डालिए — पत्रक उसे इकाइयों में बाँट देगा
मैक्सवेल CGS पद्धति में फ्लक्स की इकाई है, वेबर से दस करोड़ गुना छोटी। विद्युत मशीनों पर पुराने साहित्य में सारी गणनाएँ मैक्सवेल और गाउस में चलती हैं; वेबर और टेस्ला पर संक्रमण 1960 के दशक में ही हुआ। अभियंता नक़्शे पर बल-रेखाएँ अक्षरशः गिनते थे: एक रेखा, एक मैक्सवेल। यहीं से «रेखाओं का प्रवाह» मुहावरा आया।
ट्रांसफ़ॉर्मर में फ्लक्स आकार तय करता है: क्रोड को जितने अधिक वोल्ट-सेकंड सहने हैं, उसका अनुप्रस्थ काट उतना ही बड़ा। यहीं से वह नियम निकलता है जिसे हर अभिकल्पक जानता है: पचास हर्ट्ज़ का लाइन ट्रांसफ़ॉर्मर उतनी ही शक्ति वाले सौ हर्ट्ज़ के ट्रांसफ़ॉर्मर से दुगना भारी होता है, जबकि सौ किलोहर्ट्ज़ की स्विचिंग आपूर्ति नाख़ून जितनी फ़ेराइट रिंग से काम चला लेती है। काट घटाया जा सकता है केवल आवृत्ति बढ़ाकर — वरना लोहा संतृप्ति में चला जाएगा, फ्लक्स धारा के साथ बढ़ना बंद कर देगा, और कुंडली जल जाएगी।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| Wb | वेबर, SI इकाई | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
| mWb | मिलिवेबर | 1000 | चुंबकीय गणनाओं का कामकाजी उपसर्ग |
| µWb | माइक्रोवेबर | 1000000 | उससे नीचे SQUID का देश शुरू होता है |
| nWb | नैनोवेबर | 10⁹ | यहाँ वेबरमापी अब भी भरोसे से काम करता है |
| V·s | वोल्ट-सेकंड | 1 | वही बात दूसरे शब्दों में: वेबर ही वोल्ट-सेकंड है |
| T·m² | प्रति m² टेस्ला | 1 | लिखावट सही है, पर 1960 से राशि का अपना नाम है |
| Φ₀ | फ्लक्स क्वांटम | 4.836·10¹⁴ | h/2e — 2019 की परिभाषा के अनुसार सटीक मान |
| Mx | मैक्सवेल, CGS | 10⁸ | एक वेबर में ठीक दस करोड़ |
| kMx | किलोमैक्सवेल | 100000 | मशीनों की गणना के लिए सुविधाजनक गुणज |
| G·cm² | प्रति cm² गाउस | 10⁸ | वही जो मैक्सवेल: एक वर्ग सेंटीमीटर पर एक रेखा |
| line | बल-रेखा | 10⁸ | अभियंता नक़्शे की रेखाएँ एक-एक करके गिनते थे |
| Wb | वेबर | 1 | इस पत्रक की आरंभिक इकाई |
वेबर चुंबकीय तिकड़ी का केंद्र है: क्षेत्रफल से भाग दीजिए तो टेस्ला मिलेगा, धारा से हेनरी, समय से वोल्ट
03 · परिमाण की कोटियाँ
फ्लक्स क्वांटम से त्वरक के चुंबक तकएक वेबर: कोई बड़ी मशीन, या बड़े क्षेत्रफल वाला तेज़ चुंबक
04 · मापक यंत्र
चुंबकीय फ्लक्स किससे नापते हैं
बड़े जड़त्व आघूर्ण वाला चल फ्रेम: आवेग के दौरान वह घूम नहीं पाता, इसीलिए पहला विक्षेप गुज़रे पूरे आवेश के समानुपाती होता है, और वह आवेश फ्लक्स के परिवर्तन के। यह चुंबकीय प्रयोगशालाओं का शास्त्रीय यंत्र है, जिसे इलेक्ट्रॉनिक समाकलकों ने सत्तर के दशक तक ही हटाया।
इलेक्ट्रॉनिक समाकलक: मापक कुंडली की वोल्टता को समय पर जोड़ता है और तुरंत वोल्ट-सेकंड देता है। उसकी सबसे बड़ी मुसीबत शून्य का अपवाह है: समाकलक प्रवर्धक का अपना विस्थापन भी जमा करता जाता है, इसीलिए माप शून्यीकरण से शुरू होती है और कुछ सेकंड में सिमट जाती है।
ज्ञात क्षेत्रफल के फेरे क्षेत्र में रखकर एक झटके में बाहर खींच लिए जाते हैं, या एक सौ अस्सी अंश घुमा दिए जाते हैं। समाकलित वोल्टता आवेग वह पूरा फ्लक्स देता है जो उनसे होकर गुज़र रहा था — इकाई की परिभाषा से सीधे वेबर नापने का सबसे सीधा रास्ता।
दो जोसेफ़सन संधियों वाला अतिचालक वलय: उससे गुज़रता फ्लक्स केवल दो फ़ेम्टोवेबर और थोड़े के हिस्सों में बदल सकता है, और यंत्र उन्हीं हिस्सों को गिनता है। मौजूद सबसे सुग्राही चुंबकत्वमापी — काम करते मस्तिष्क का चुंबकीय क्षेत्र पकड़ लेता है।
05 · लेखन नियम
Wb — दो अक्षर, और दूसरा छोटा
संकेत एक टुकड़े में लिखा जाता है, और उपसर्ग पूरे संकेत के आगे खड़ा होता है: mWb, µWb। पास खड़ा अकेला बड़ा W वाट है, बिलकुल दूसरी राशि। फ्लक्स को यूनानी अक्षर Φ से दर्शाते हैं और उसके परिवर्तन को dΦ से; प्रेरण के सूत्रों में ऋण चिह्न अनिवार्य है, वह लेंज़ का नियम कहता है।
फ्लक्स-संबद्धता — फ्लक्स गुणा फेरों की संख्या — उन्हीं वेबरों में नापी जाती है पर Ψ से दर्शाई जाती है। कुंडलियों की गणना में Φ और Ψ उलझाए नहीं जा सकते: अंतर सैकड़ों गुना तक पहुँचता है। रूसी संकेत Вб है। «प्रति वर्ग मीटर वेबर» लिखना तकनीकी रूप से सही है और टेस्ला के बराबर है, पर उसका प्रयोग नहीं करना चाहिए: 1960 से इस राशि का अपना नाम है।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
वेबर चुंबकत्व को बिजली से बाँधता है: क्षेत्रफल से भाग देने पर टेस्ला, धारा से भाग देने पर हेनरी, और समय के सापेक्ष अवकलन करने पर वोल्ट देता है।
प्रति वर्ग मीटर वेबर
चुंबकीय फ्लक्स
प्रति ऐम्पियर वेबर
Simetrium के पत्रकों में से वेबर से लगे हुए हैं टेस्ला उसी फ्लक्स के घनत्व के रूप में, हेनरी प्रेरकत्व की परिभाषा से, वोल्ट s एक सेकंड, जिनका वह गुणनफल है, तथा मैक्सवेल और गाउस — CGS पद्धति में उनके पूर्ववर्ती।
07 · ऐतिहासिक भाग
वेबर से पहले फ्लक्स किसमें नापा जाता था
फ़ैराडे ने लोहे के वलय पर दो कुंडलन लपेटे और देखा कि धारामापी की सुई केवल धारा जोड़ने और तोड़ने के क्षण झटका खाती है। अपरिवर्ती क्षेत्र कुछ नहीं देता — काम केवल उसका बदलना करता है।
वेबर ने गाउस के साथ मिलकर पहला विद्युतचुंबकीय तार-यंत्र बनाया और सबसे पहले विद्युत मापों को यांत्रिक मापों तक पहुँचाया। चुंबकीय फ्लक्स की इकाई उन्हीं का नाम धारण करती है।
अंतरराष्ट्रीय विद्युततकनीकी आयोग ने फ्लक्स की व्यावहारिक इकाई को वेबर नाम दिया, जो मैक्सवेल का दस की घात वाला गुणज है। महासम्मेलन ने उसे वोल्ट, ऐम्पियर और शेष विद्युत इकाइयों के साथ पद्धति में लिया।
स्टैनफ़र्ड में डीवर और फेयरबैंक, और उसी समय म्यूनिख में डॉल और नेबाउअर ने अतिचालक बेलन में फ्लक्स नापा और उसे एक मूलभूत हिस्से का गुणज पाया। हर में पड़ा दो इस बात की पुष्टि था कि आवेश इलेक्ट्रॉनों के जोड़े ढोते हैं।
फ्लक्स को मनचाहे हिस्सों में नहीं उँडेला जा सकता — प्रकृति उसे हिस्सों में तौलती है
चुंबकीय फ्लक्स सीधी माप के आगे नहीं झुकता: कोई भी यंत्र स्वयं फ्लक्स पर नहीं, उसके परिवर्तन पर प्रतिक्रिया देता है। इसीलिए फ्लक्स या तो कुंडली खींचकर अचानक तोड़ा जाता है, या कुंडली उलट दी जाती है, या कुंडलन में धारा बुझा दी जाती है, और फिर उपजे वोल्टता आवेग को समाकलित किया जाता है। ऐसी माप की निरपेक्ष यथार्थता समाकलक के अपवाह और फेरों के क्षेत्रफल की जानकारी से बँधी है, और कम ही एक हज़ारवें भाग से बेहतर होती है। फ्लक्स के क्वांटीकरण ने यह चित्र बदल दिया: अतिचालक वलय में फ्लक्स केवल वही मान ले सकता है जो Φ₀ = h/2e के गुणज हों, और यह हिस्सा ठीक-ठीक ज्ञात है, क्योंकि प्लांक नियतांक और इलेक्ट्रॉन का आवेश 2019 से संख्याओं द्वारा नियत हैं। ऐसे हिस्से गिनने वाला SQUID क्वांटम के दस लाखवें भाग जितने फ्लक्स परिवर्तन को अलग कर लेता है — ऐसी सुग्राहिता जो छाती के आर-पार हृदय का और खोपड़ी के आर-पार मस्तिष्क का चुंबकीय क्षेत्र लिख लेने देती है। पर क्वांटम स्वयं इतना छोटा है कि गिनती में ही न आए: एक वेबर जोड़ने के लिए उनमें से लगभग पाँच सौ खरब चाहिए।
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
वेबर का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — वे चार इकाइयाँ जिनसे वेबर बनता हैदूसरी पद्धतियों में चुंबकीय फ्लक्स
पत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। संकेत Wb अंतरराष्ट्रीय है, पर मैक्सवेल में नापने की आदत असमान रूप से टिकी है: चुंबकीय पदार्थों पर रूसी और जापानी साहित्य में CGS इकाइयाँ आज भी मिलती हैं।