Weber
Unit terbitan SI · kuantiti: fluks magnet
01 · Takrif
Satu weber ialah fluks yang, apabila lenyap dalam satu saat, mengaruhkan satu volt pada satu lilitan. Takrif melalui perubahan bukan kebetulan: fluks magnet sendiri tidak mencipta apa-apa, yang bekerja hanyalah perubahannya. Di atas inilah berdiri seluruh kejuruteraan kuasa — penjana, pengubah, dapur aruhan. Fluks sama dengan aruhan didarab luas: satu tesla semeter persegi tepat satu weber.
Dari sinilah beza antara weber dan tesla, yang paling kerap dikelirukan. Tesla ialah ketumpatan fluks, fluks semeter persegi; weber ialah seluruh fluks menembusi satu kontur yang utuh. Magnet neodimium yang kuat memberi lebih daripada satu tesla di permukaannya, tetapi fluks melalui keratan rentasnya yang kecil hanyalah perseratus weber. Untuk mengumpul satu weber penuh diperlukan sama ada luas yang besar atau medan yang kuat: gelung seluas satu meter persegi dalam medan Bumi hanya menangkap lima puluh mikroweber.
Dua gelung dalam satu medan seragam yang sama melihat aruhan yang sama dalam tesla, tetapi fluks yang berbeza dalam weber: fluks itu berkadar dengan luas. Dari sini menyusul juga kaedah reka bentuk penjana: dgs boleh dinaikkan dengan menguatkan medan, meluaskan gelung, menambah lilitan, atau memutar lebih laju. Yang pertama dihadkan oleh ketepuan besi sekitar dua tesla, yang kedua dan ketiga oleh saiz dan rintangan belitan, sebab itu mesin industri terlanggar yang keempat dan bekerja pada putaran tinggi.
02 · Penukaran
Masukkan fluks — helaian ini akan memecahkannya mengikut unit
Maxwell ialah unit fluks dalam sistem CGS, seratus juta kali lebih kecil daripada weber. Dalam kesusasteraan lama tentang mesin elektrik semua pengiraan berjalan dalam maxwell dan gauss; peralihan kepada weber dan tesla hanya berlaku pada tahun 1960-an. Para jurutera benar-benar mengira garis daya pada lukisan: satu garis, satu maxwell. Dari situlah ungkapan «fluks garis».
Dalam pengubah, fluks yang menentukan saiz: semakin banyak volt-saat yang perlu ditanggung teras, semakin besar keratan rentasnya. Dari sini timbul kaedah yang dikenali setiap pereka: pengubah rangkaian pada lima puluh hertz dua kali lebih besar daripada yang sekuasa pada seratus hertz, manakala bekalan pensuisan pada seratus kilohertz memadai dengan gelang ferit sebesar kuku. Keratan rentas hanya boleh dikecilkan dengan menaikkan frekuensi — jika tidak, besi masuk ke tepu, fluks berhenti membesar bersama arus, dan belitan terbakar.
| Unit | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| Wb | weber, unit SI | 1 | unit awal helaian ini |
| mWb | miliweber | 1000 | awalan kerja pengiraan magnet |
| µWb | mikroweber | 1000000 | di bawahnya bermula negeri SQUID |
| nWb | nanoweber | 10⁹ | di sini weber-meter masih bekerja dengan yakin |
| V·s | volt-saat | 1 | perkara yang sama dengan kata lain: weber ialah volt-saat |
| T·m² | tesla sem² | 1 | penulisannya betul, tetapi sejak 1960 kuantiti itu mempunyai nama sendiri |
| Φ₀ | kuantum fluks | 4.836·10¹⁴ | h/2e — nilai yang tepat menurut takrif 2019 |
| Mx | maxwell, CGS | 10⁸ | tepat seratus juta dalam satu weber |
| kMx | kilomaxwell | 100000 | gandaan yang senang untuk pengiraan mesin |
| G·cm² | gauss secm² | 10⁸ | sama seperti maxwell: satu garis pada satu sentimeter persegi |
| line | garis daya | 10⁸ | para jurutera mengira garis pada lukisan satu demi satu |
| Wb | weber | 1 | unit awal helaian ini |
Weber ialah pusat tiga serangkai magnet: bahagikan dengan luas dan anda mendapat tesla, bahagikan dengan arus henry, bahagikan dengan masa volt
03 · Orde kuantiti
daripada kuantum fluks kepada magnet pemecutSatu weber: mesin besar, atau magnet kuat berluas besar
04 · Alat pengukur
Dengan apa fluks magnet diukur
Rangka putar dengan momen inersia besar: sepanjang denyut ia tidak sempat berputar, jadi ayunan pertama berkadar dengan seluruh cas yang lalu, dan cas itu berkadar dengan perubahan fluks. Alat klasik makmal magnet, yang baru tersingkir oleh pengamir elektronik menjelang tahun tujuh puluhan.
Pengamir elektronik: menjumlahkan voltan gegelung ukur sepanjang masa dan terus memberi volt-saat. Bala utamanya ialah hanyutan sifar: pengamir turut mengumpul sesaran penguat itu sendiri, sebab itu pengukuran bermula dengan pensifaran dan diringkaskan dalam beberapa saat.
Lilitan yang diketahui luasnya diletakkan dalam medan lalu direntap keluar sekali gus, atau diputar seratus lapan puluh darjah. Denyut voltan yang dikamirkan memberi seluruh fluks yang tadi melaluinya — cara paling langsung mengukur weber daripada takrif unit itu sendiri.
Gelang superkonduktor dengan dua simpang Josephson: fluks yang menembusinya hanya boleh berubah sebahagian demi sebahagian sebesar dua femtoweber dan sedikit, dan alat itu mengira bahagian-bahagian tersebut. Magnetometer paling peka yang ada — ia menangkap medan magnet otak yang sedang bekerja.
05 · Perperaturan penulisan
Wb — dua huruf, dan yang kedua kecil
Lambangnya ditulis sekeping, dan awalan berdiri di hadapan keseluruhannya: mWb, µWb. Satu W besar bersendirian di sebelahnya ialah watt, kuantiti yang sama sekali lain. Fluks dilambangkan dengan huruf Yunani Φ, dan perubahannya dengan dΦ; dalam rumus aruhan tanda tolak wajib, ia menyatakan kaedah Lenz.
Fluks rangkai — fluks didarab bilangan lilitan — diukur dalam weber yang sama tetapi dilambangkan Ψ. Dalam pengiraan gegelung, Φ dan Ψ tidak boleh dikelirukan: bezanya sampai beratus kali. Lambang Rusianya Вб. Penulisan «weber semeter persegi» dari segi teknik betul dan sama dengan tesla, tetapi tidak wajar digunakan: sejak 1960 kuantiti itu mempunyai nama sendiri.
06 · Satuan tetangga
Weber mengikat kemagnetan kepada keelektrikan: dibahagi luas memberi tesla, dibahagi arus memberi henry, diterbitkan terhadap masa memberi volt.
weber semeter persegi
fluks magnet
weber seampere
Di antara helaian-helaian Simetrium bersebelahan dengan weber tesla sebagai ketumpatan fluks yang sama, henry daripada takrif kearuhan, volt s satu saat, yang merupakan hasil darab kedua-duanya, serta maxwell dan gauss — pendahulunya dalam sistem CGS.
07 · Bagian sejarah
Dengan apa fluks diukur sebelum weber
Faraday melilitkan dua belitan pada gelang besi dan perasan bahawa jarum galvanometer hanya tersentak pada saat arus dihidupkan dan dimatikan. Medan yang tetap tidak memberi apa-apa — yang bekerja hanyalah perubahannya.
Weber bersama Gauss membina telegraf elektromagnet yang pertama dan orang pertama yang menurunkan pengukuran elektrik kepada pengukuran mekanik. Unit fluks magnet menyandang namanya.
Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa menamakan unit amali fluks itu weber, gandaan maxwell menurut kuasa sepuluh. Persidangan Am memasukkannya ke dalam sistem bersama volt, ampere dan unit elektrik yang lain.
Deaver dan Fairbank di Stanford, dan pada masa yang sama Doll dengan Näbauer di München, mengukur fluks dalam silinder superkonduktor dan mendapatinya gandaan suatu bahagian asas. Angka dua pada penyebut mengesahkan bahawa cas dibawa oleh pasangan elektron.
Fluks tidak boleh dituang menjadi bahagian sesuka hati — alam menyukatnya sebahagian demi sebahagian
Fluks magnet tidak tunduk kepada pengukuran langsung: alat mana pun bertindak balas bukan kepada fluks itu sendiri, melainkan kepada perubahannya. Sebab itu fluks sama ada diputuskan mengejut dengan merentap gegelung keluar, atau gegelung diterbalikkan, atau arus dalam belitan dipadamkan, dan kemudian denyut voltan yang timbul dikamirkan. Kejituan mutlak pengukuran sebegitu dihadkan oleh hanyutan pengamir dan oleh pengetahuan tentang luas lilitan, dan jarang lebih baik daripada satu persepuluh peratus. Pengkuantuman fluks mengubah gambaran itu: dalam gelang superkonduktor, fluks hanya boleh mengambil nilai gandaan Φ₀ = h/2e, dan bahagian itu diketahui dengan tepat, kerana pemalar Planck dan cas elektron sejak 2019 ditetapkan dengan nombor. SQUID yang mengira bahagian sebegitu membezakan perubahan fluks sebesar satu perjuta kuantum — kepekaan yang membolehkan medan magnet jantung dirakam menembusi sangkar rusuk dan medan otak menembusi tengkorak. Kuantum itu sendiri pula kecil sehingga hampir tidak bererti: untuk mengumpul satu weber diperlukan hampir lima ratus trilion daripadanya.
Katalog · satuan ukuran
Satu helaian untuk tiap kuantiti
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tidak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan seharian. Masing-masing punya helaiannya: takrif, penukaran, alat, peraturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Satuan turunan SI bernama sendiri
helaian weber terbukaSatuan dasar SI
berwarna terakota — empat unit yang membentuk weberFluks magnet dalam sistem lain
Bahasa helaian
36 bahasa. Lambang Wb bersifat antarabangsa, tetapi tabiat mengukur dalam maxwell bertahan tidak sekata: dalam kesusasteraan berbahasa Rusia dan Jepun tentang bahan magnet, unit CGS masih ditemui hingga hari ini.