Henry
Unità SI derivata · grandezza: induttanza
01 · Definizione
L’henry è l’induttanza di un circuito nel quale una corrente che varia alla velocità di un ampere al secondo induce una tensione di un volt. Definizione equivalente: l’induttanza per cui una corrente di un ampere crea un flusso concatenato di un weber.
L’induttanza è l’inerzia della corrente. Come la massa resiste a un cambiamento di velocità, così l’induttanza resiste a un cambiamento di corrente: non la si può avviare di colpo, né fermare. Di qui la scintilla nell’interruttore — all’apertura la corrente continua per un istante attraverso l’aria.
Aprite un circuito con una bobina — e la corrente tenterà di proseguire attraverso l’aria: ai contatti scoccherà un arco. Per questo accanto a ogni relè e a ogni motore sta un diodo di libera circolazione: lascia che la corrente si richiuda e si spenga senza scintilla.
Raddoppiando il numero di spire si ottiene un’induttanza quattro volte maggiore: le spire creano il flusso e insieme vi si concatenano. Un nucleo di ferrite o d’acciaio aggiunge ancora un fattore di migliaia, ma solo fino alla saturazione — oltre, l’induttanza ricade al valore di una bobina vuota.
02 · Conversione
Inserite un’induttanza — la scheda la scomporrà per unità
I componenti reali vivono nei micro e millihenry. Nel sistema CGSM l’induttanza, come la capacità nel CGSE, aveva la dimensione di una lunghezza: l’abhenry si chiamava semplicemente centimetro. Di qui la vecchia abitudine ingegneristica di parlare di una bobina in centimetri — non è la sua misura, è la sua induttanza.
In coppia con un condensatore l’induttanza fissa la frequenza di un circuito risonante — proprio quello che per un secolo ha sintonizzato le radio su una stazione. A girare era il condensatore: una capacità variabile si costruisce più facilmente di un’induttanza variabile.
| Unità | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| H | henry, unità SI | 1 | henry, unità SI |
| mH | millihenry | 1000 | millihenry |
| µH | microhenry | 1000000 | microhenry |
| nH | nanohenry | 1000000000 | nanohenry |
| pH | picohenry | 1000000000000 | picohenry |
| Wb/A | weber per ampere — esattamente la stessa cosa | 1 | weber per ampere — esattamente la stessa cosa |
| V·s/A | volt-secondo per ampere | 1 | volt-secondo per ampere |
| Ω·s | ohm-secondo: la notazione di lavoro prima dell’adozione del nome | 1 | ohm-secondo: la notazione di lavoro prima dell’adozione del nome |
| abH | abhenry, CGSM: detto anche centimetro di induttanza | 1000000000 | abhenry, CGSM: detto anche centimetro di induttanza |
| stH | stathenry, CGSE | 0 | stathenry, CGSE |
La seconda riga è la definizione tramite il weber: un henry è un weber per ampere. La terza è l’energia immagazzinata nel campo dell’avvolgimento.
03 · Ordini di grandezza
dalla pista del circuito all’accumulo di energiamillihenry: avvolgimenti di relè, trasformatori di accoppiamento
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misura l’induttanza
Applica una sinusoide e per mezzo dello sfasamento separa la parte reattiva dell’impedenza da quella attiva. Il risultato dipende dalla frequenza e dalla corrente di polarizzazione: una bobina con ferrite si misura diversamente a un kilohertz e a un megahertz, perciò il regime si indica insieme al valore.
Bilancia un’induttanza incognita contro un condensatore campione e resistori: la bobina non viene confrontata con un’altra bobina ma con una capacità, più facile da realizzare con precisione. Il metodo classico di laboratorio, con un’incertezza di centesimi di punto percentuale.
Si collega la bobina a un condensatore noto e si cerca la frequenza alla quale il circuito suona. L’induttanza discende dalla formula di Thomson — il metodo più accessibile, bastano un generatore e un oscilloscopio, ed è l’unico praticabile per i nanohenry.
Un avvolgimento a uno strato su un cilindro di quarzo fuso, con le dimensioni misurate al micrometro: la sua induttanza si calcola dalla geometria e dalla costante magnetica, senza misurarla affatto. Proprio così era fissata l’unità prima del passaggio ai campioni quantistici.
05 · Regole di scrittura
H maiuscola — e non «henry»
La H maiuscola indica l’unità, la h minuscola l’ora, che sta fuori dal SI. Il nome si scrive minuscolo nel testo corrente benché venga da un cognome. Una H accanto a una L corsiva nella stessa formula non si confonde: la grandezza si compone inclinata, l’unità diritta.
Il simbolo della grandezza è una L corsiva, quello dell’unità una H diritta; il simbolo russo è Гн. La H maiuscola nelle formule è già occupata dall’intensità del campo magnetico, perciò nella stessa riga le due si distinguono dal carattere: la grandezza pende, l’unità sta diritta.
06 · Unità vicine
L’henry è il rovescio del farad: una grandezza resiste al cambiamento di corrente, l’altra al cambiamento di tensione. Insieme fissano la frequenza di un circuito; separatamente livellano l’ondulazione — la bobina sul percorso della corrente, il condensatore di traverso.
L’induttanza mutua di due avvolgimenti si indica con M e si misura negli stessi henry. In un trasformatore è minore del prodotto delle induttanze proprie: la differenza è proprio quella parte di flusso che ha mancato il secondo avvolgimento.
flusso per singolo ampere
induttanza
la grandezza gemella del circuito
Fra le schede di Simetrium confinano con l’henry weber e ampere dalla definizione, farad come grandezza accoppiata del circuito accordato, ohm dalla costante di tempo e hertz, in cui si esprime la frequenza di risonanza.
L’henry chiude la famiglia magnetica: un weber diviso un ampere. Con l’ohm dà secondi, con il farad una frequenza di risonanza. Induttanza e capacità sono speculari: una resiste al cambiamento di corrente, l’altra al cambiamento di tensione.
07 · Sezione storica
Una scoperta pubblicata per seconda
Joseph Henry avvolse un arco di ferro con filo isolato — l’isolante lo ricavava da nastri di seta comprati dal vestito della moglie — e ottenne un magnete che reggeva una tonnellata. Il maestro di scuola di Albany divenne il primo segretario della Smithsonian Institution.
Nel 1832 Joseph Henry notò una scintilla all’apertura di un circuito con elettromagnete e capì che la bobina induce in sé stessa una tensione. Descrisse il fenomeno sul quaderno di laboratorio prima di Faraday ma lo pubblicò dopo — e il primato sull’induzione restò all’inglese.
Il Congresso internazionale degli elettricisti di Chicago diede all’unità di induttanza il nome di Henry — insieme ad altre unità pratiche. Era morto da quindici anni, e il nome andò a chi aveva perso la corsa alla priorità, ma non la stima dei colleghi.
Il primo nome dell’unità di induttanza fu il quadrante: dieci milioni di metri, un quarto del meridiano terrestre. Fu sostituito dall’henry nello stesso congresso che adottò l’ohm e il volt.
La nona Conferenza generale inserì l’henry nel sistema delle unità pratiche insieme al weber e al tesla. Il centimetro di induttanza del sistema CGSM, pari a un nanohenry, restò ancora due decenni nei manuali.
Un’unità che si calcola e non si misura
Fino al 2019 l’henry si realizzava per calcolo. La costante magnetica era fissata esattamente, quattro pi greco per dieci alla meno sette henry al metro, e l’induttanza di un avvolgimento a uno strato discendeva dalla sola geometria. Dopo la ridefinizione la costante si misura, e il campione poggia invece sull’effetto Hall quantistico.
La costante magnetica µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m è un henry al metro: l’induttanza dello spazio vuoto. Fino al 2019 era il numero esatto 4π·10⁻⁷; oggi si misura, e le ultime cifre si stanno ancora affinando.
Catalogo · unità di misura
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita di ogni giorno. Ognuna ha il suo foglio: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 27 lingue.
Unità derivate SI con nome proprio
la scheda dell’henry è apertaUnità di base del SI
in terracotta — le quattro unità di cui si compone l’henryL’induttanza in altre notazioni
Lingua della scheda
27 lingue. Il simbolo H è internazionale, ma la scrittura di un valore su uno schema varia: 100µ, 100uH e 0,1mH significano la stessa cosa, e nella traduzione la scheda li riporta a una forma comune.