Weber
Satuan turunan SI · besaran: fluks magnetik
01 · Definisi
Satu weber adalah fluks yang, ketika lenyap dalam satu detik, menginduksikan satu volt pada satu lilitan. Definisi lewat perubahan bukan kebetulan: fluks magnetik sendiri tidak menciptakan apa-apa, yang bekerja hanyalah perubahannya. Di atas inilah berdiri seluruh ketenagalistrikan — generator, transformator, kompor induksi. Fluks sama dengan induksi dikali luas: satu tesla per meter persegi persis satu weber.
Dari sinilah perbedaan antara weber dan tesla, yang paling sering dikelirukan. Tesla adalah rapat fluks, fluks per meter persegi; weber adalah seluruh fluks menembus satu kontur utuh. Magnet neodimium yang kuat memberi lebih dari satu tesla di permukaannya, tetapi fluks melalui penampangnya yang kecil hanyalah perseratusan weber. Untuk mengumpulkan satu weber penuh dibutuhkan luas yang besar atau medan yang kuat: simpul seluas satu meter persegi dalam medan Bumi hanya menangkap lima puluh mikroweber.
Dua simpul dalam satu dan medan seragam yang sama melihat induksi yang sama dalam tesla, tetapi fluks yang berbeda dalam weber: fluks itu sebanding dengan luas. Dari sini menyusul pula aturan perancangan generator: ggl dapat dinaikkan dengan menguatkan medan, melebarkan simpul, menambah lilitan, atau memutar lebih cepat. Yang pertama dibatasi penjenuhan besi di sekitar dua tesla, yang kedua dan ketiga oleh ukuran dan hambatan lilitan, karena itu mesin industri menabrak yang keempat dan bekerja pada putaran tinggi.
02 · Konversi
Masukkan fluks — lembar ini akan menguraikannya menurut satuan
Maxwell adalah satuan fluks dalam sistem CGS, seratus juta kali lebih kecil daripada weber. Dalam pustaka lama tentang mesin listrik semua perhitungan berjalan dalam maxwell dan gauss; peralihan ke weber dan tesla baru terjadi pada tahun 1960-an. Para insinyur benar-benar menghitung garis gaya pada gambar: satu garis, satu maxwell. Dari situlah ungkapan «fluks garis».
Dalam transformator, fluks yang menentukan ukuran: semakin banyak volt-detik yang harus ditahan inti, semakin besar penampangnya. Dari sini muncul aturan yang dikenal setiap perancang: transformator jaringan pada lima puluh hertz dua kali lebih besar daripada yang sedaya pada seratus hertz, sedangkan catu daya saklar pada seratus kilohertz cukup dengan cincin ferit sebesar kuku. Penampang hanya dapat diperkecil dengan menaikkan frekuensi — kalau tidak, besi masuk ke penjenuhan, fluks berhenti tumbuh bersama arus, dan lilitan terbakar.
| Satuan | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| Wb | weber, satuan SI | 1 | satuan awal lembar ini |
| mWb | miliweber | 1000 | awalan kerja perhitungan magnetik |
| µWb | mikroweber | 1000000 | di bawahnya mulai negeri SQUID |
| nWb | nanoweber | 10⁹ | di sini weber-meter masih bekerja dengan mantap |
| V·s | volt-detik | 1 | hal yang sama dengan kata lain: weber adalah volt-detik |
| T·m² | tesla per m² | 1 | penulisannya benar, tetapi sejak 1960 besaran itu punya nama sendiri |
| Φ₀ | kuantum fluks | 4,836·10¹⁴ | h/2e — nilai yang eksak menurut definisi 2019 |
| Mx | maxwell, CGS | 10⁸ | tepat seratus juta dalam satu weber |
| kMx | kilomaxwell | 100000 | kelipatan yang praktis untuk perhitungan mesin |
| G·cm² | gauss per cm² | 10⁸ | sama seperti maxwell: satu garis pada satu sentimeter persegi |
| line | garis gaya | 10⁸ | para insinyur menghitung garis pada gambar satu per satu |
| Wb | weber | 1 | satuan awal lembar ini |
Weber adalah pusat tiga serangkai magnetik: bagilah dengan luas dan Anda mendapat tesla, bagilah dengan arus henry, bagilah dengan waktu volt
03 · Orde besaran
dari kuantum fluks sampai magnet pemercepatSatu weber: mesin besar, atau magnet kuat berluas besar
04 · Alat ukur
Dengan apa fluks magnetik diukur
Kerangka putar dengan momen kelembaman besar: selama pulsa ia tak sempat berputar, sehingga ayunan pertama sebanding dengan seluruh muatan yang lewat, dan muatan itu sebanding dengan perubahan fluks. Alat klasik laboratorium magnetik, yang baru terdesak oleh integrator elektronik menjelang tahun tujuh puluhan.
Integrator elektronik: menjumlahkan tegangan kumparan ukur sepanjang waktu dan langsung memberi volt-detik. Bencana utamanya adalah hanyutan nol: integrator mengumpulkan pula simpangan penguat itu sendiri, karena itu pengukuran dimulai dengan penolan dan diringkas dalam beberapa detik.
Lilitan yang luasnya diketahui ditaruh dalam medan lalu ditarik keluar sekaligus, atau diputar seratus delapan puluh derajat. Pulsa tegangan yang diintegralkan memberi seluruh fluks yang tadi melewatinya — cara paling langsung mengukur weber dari definisi satuannya sendiri.
Cincin superkonduktor dengan dua sambungan Josephson: fluks yang menembusnya hanya dapat berubah per bagian sebesar dua femtoweber lebih sedikit, dan alat itu menghitung bagian-bagian tersebut. Magnetometer paling peka yang ada — ia menangkap medan magnet otak yang sedang bekerja.
05 · Aturan penulisan
Wb — dua huruf, dan yang kedua kecil
Lambangnya ditulis satu potong, dan awalan berdiri di depan keseluruhannya: mWb, µWb. Satu W besar sendirian di sebelahnya adalah watt, besaran yang sama sekali lain. Fluks dilambangkan dengan huruf Yunani Φ, dan perubahannya dengan dΦ; dalam rumus induksi tanda minus wajib, ia mengungkapkan aturan Lenz.
Fluks gandeng — fluks dikali jumlah lilitan — diukur dalam weber yang sama tetapi dilambangkan Ψ. Dalam perhitungan kumparan, Φ dan Ψ tidak boleh dikelirukan: bedanya sampai ratusan kali. Lambang Rusianya Вб. Penulisan «weber per meter persegi» secara teknis benar dan sama dengan tesla, tetapi tidak sepatutnya dipakai: sejak 1960 besaran itu punya nama sendiri.
06 · Satuan tetangga
Weber mengikat kemagnetan pada kelistrikan: dibagi luas memberi tesla, dibagi arus memberi henry, diturunkan terhadap waktu memberi volt.
weber per meter persegi
fluks magnetik
weber per ampere
Di antara lembar-lembar Simetrium bertetangga dengan weber tesla sebagai rapat dari fluks yang sama, henry dari definisi induktansi, volt s satu detik, yang merupakan hasil kali keduanya, serta maxwell dan gauss — para pendahulunya dalam sistem CGS.
07 · Bagian sejarah
Dengan apa fluks diukur sebelum weber
Faraday melilitkan dua gulungan pada cincin besi dan memperhatikan bahwa jarum galvanometer hanya tersentak pada saat arus dihidupkan dan dimatikan. Medan yang tetap tidak memberi apa-apa — yang bekerja hanyalah perubahannya.
Weber bersama Gauss membangun telegraf elektromagnetik pertama dan orang pertama yang menurunkan pengukuran listrik menjadi pengukuran mekanik. Satuan fluks magnetik menyandang namanya.
Komisi Elektroteknik Internasional menamai satuan praktis fluks itu weber, kelipatan maxwell menurut pangkat sepuluh. Konferensi Umum memasukkannya ke dalam sistem bersama volt, ampere dan satuan listrik lainnya.
Deaver dan Fairbank di Stanford, dan pada saat yang sama Doll dengan Näbauer di München, mengukur fluks dalam silinder superkonduktor dan mendapatinya kelipatan dari suatu bagian dasar. Angka dua pada penyebut menegaskan bahwa muatan dibawa oleh pasangan elektron.
Fluks tidak dapat dituang menjadi bagian sesukanya — alam menakarnya per bagian
Fluks magnetik tidak menyerah pada pengukuran langsung: alat apa pun menanggapi bukan fluks itu sendiri, melainkan perubahannya. Karena itu fluks dipatahkan mendadak dengan menarik kumparan keluar, atau kumparan dibalik, atau arus dalam lilitan dipadamkan, lalu pulsa tegangan yang timbul diintegralkan. Ketelitian mutlak pengukuran semacam itu dibatasi oleh hanyutan integrator dan oleh pengetahuan tentang luas lilitan, dan jarang lebih baik dari sepersepuluh persen. Pengkuantuman fluks mengubah gambaran itu: dalam cincin superkonduktor fluks hanya boleh mengambil nilai kelipatan Φ₀ = h/2e, dan bagian itu diketahui secara eksak, sebab tetapan Planck dan muatan elektron sejak 2019 ditetapkan dengan angka. SQUID yang menghitung bagian semacam itu membedakan perubahan fluks sebesar sepersejuta kuantum — kepekaan yang memungkinkan merekam medan magnet jantung menembus rongga dada dan medan otak menembus tengkorak. Kuantumnya sendiri sementara itu kecil sampai hampir tak berarti: untuk mengumpulkan satu weber diperlukan hampir lima ratus triliun buah.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan sehari-hari. Masing-masing punya lembarnya: definisi, konversi, alat, aturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Satuan turunan SI bernama sendiri
lembar weber terbukaSatuan dasar SI
berwarna terakota — empat satuan yang menyusun weberFluks magnetik dalam sistem lain
Bahasa lembar
36 bahasa. Lambang Wb bersifat internasional, tetapi kebiasaan mengukur dalam maxwell bertahan tidak merata: dalam pustaka berbahasa Rusia dan Jepang tentang bahan magnetik, satuan CGS masih dijumpai sampai hari ini.