Henry
Afgeleide SI-eenheid · grootheid: zelfinductie
01 · Definitie
De henry is de zelfinductie van een kring waarin een stroom die met één ampère per seconde verandert een spanning van één volt opwekt. Gelijkwaardige definitie: de zelfinductie waarbij een stroom van één ampère een gekoppelde flux van één weber vormt.
Zelfinductie is de traagheid van de stroom. Zoals massa zich verzet tegen een verandering van snelheid, zo verzet zelfinductie zich tegen een verandering van stroom: op gang brengen gaat niet in één keer, stoppen evenmin. Vandaar de vonk in een schakelaar — bij het verbreken gaat de stroom nog even door de lucht verder.
Verbreek een kring met een spoel erin — en de stroom probeert door de lucht verder te gaan: aan de contacten slaat een boog over. Daarom zit naast elk relais en elke motor een vrijloopdiode: die laat de stroom zich sluiten en zonder vonk uitdoven.
Verdubbel het aantal windingen en je krijgt viermaal de zelfinductie: de windingen wekken de flux op en koppelen er tegelijk mee. Een kern van ferriet of staal voegt er nog een factor duizend aan toe, maar alleen tot de verzadiging — daarvoorbij valt de zelfinductie terug naar de waarde van een lege spoel.
02 · Omrekening
Voer een zelfinductie in — het blad splitst haar uit naar eenheden
Echte onderdelen leven in micro- en millihenry. In het CGSM-stelsel had zelfinductie, net als capaciteit in CGSE, de dimensie van lengte: de abhenry heette gewoon centimeter. Vandaar de oude ingenieursgewoonte om over een spoel in centimeters te spreken — dat gaat niet over haar afmeting maar over haar zelfinductie.
Samen met een condensator legt de zelfinductie de frequentie van een afgestemde kring vast — juist die kring die een eeuw lang radio’s op een zender afstemde. Wat gedraaid werd, was de condensator: een regelbare capaciteit is eenvoudiger te maken dan een regelbare zelfinductie.
| Eenheid | Naam | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|---|
| H | henry, SI-eenheid | 1 | henry, SI-eenheid |
| mH | millihenry | 1000 | millihenry |
| µH | microhenry | 1000000 | microhenry |
| nH | nanohenry | 1000000000 | nanohenry |
| pH | picohenry | 1000000000000 | picohenry |
| Wb/A | weber per ampère — precies hetzelfde | 1 | weber per ampère — precies hetzelfde |
| V·s/A | voltseconde per ampère | 1 | voltseconde per ampère |
| Ω·s | ohmseconde: de werkaanduiding vóór de naam werd aangenomen | 1 | ohmseconde: de werkaanduiding vóór de naam werd aangenomen |
| abH | abhenry, CGSM: ook centimeter van zelfinductie genoemd | 1000000000 | abhenry, CGSM: ook centimeter van zelfinductie genoemd |
| stH | stathenry, CGSE | 0 | stathenry, CGSE |
De tweede regel is de definitie via de weber: een henry is een weber per ampère. De derde is de energie die in het veld van de wikkeling is opgeslagen.
03 · Ordes van grootte
van een printbaan tot een energieopslagmillihenry: relaiswikkelingen, koppeltransformatoren
04 · Meetinstrumenten
Waarmee zelfinductie wordt gemeten
Hij legt een sinus aan en scheidt via de faseverschuiving het reactieve deel van de impedantie van het actieve. De uitkomst hangt af van de frequentie en van de voorstroom: een ferrietspoel meet bij een kilohertz anders dan bij een megahertz, daarom wordt het regime samen met de waarde vermeld.
Ze brengt een onbekende zelfinductie in evenwicht met een ijkcondensator en weerstanden: de spoel wordt niet met een andere spoel vergeleken maar met een capaciteit, die nauwkeuriger te maken is. De klassieke laboratoriummethode, met een onzekerheid van honderdsten van een procent.
De spoel wordt met een bekende condensator geschakeld en men zoekt de frequentie waarbij de kring rinkelt. De zelfinductie volgt uit de formule van Thomson — de toegankelijkste methode, er is alleen een generator en een oscilloscoop voor nodig, en voor nanohenry is het de enige bruikbare.
Een enkellaagse wikkeling op een cilinder van gesmolten kwarts, waarvan de maten tot op de micrometer zijn bepaald: haar zelfinductie wordt uit de meetkunde en de magnetische constante berekend, zonder ook maar gemeten te worden. Precies zo lag de eenheid vast vóór de overgang naar kwantumstandaarden.
05 · Schrijfregels
Hoofdletter H — en niet «henry’s»
De hoofdletter H staat voor de eenheid, de kleine h voor het uur, dat buiten het SI valt. De naam wordt in lopende tekst klein geschreven hoewel hij van een achternaam komt. Een H naast een cursieve L in dezelfde formule valt niet te verwarren: de grootheid wordt schuin gezet, de eenheid rechtop.
Het symbool van de grootheid is een cursieve L, dat van de eenheid een rechte H; het Russische symbool is Гн. De hoofdletter H is in formules al bezet door de magnetische veldsterkte, daarom worden ze op één regel onderscheiden door de letter: de grootheid helt, de eenheid staat rechtop.
06 · Naburige eenheden
De henry is de keerzijde van de farad: de ene grootheid verzet zich tegen verandering van stroom, de andere tegen verandering van spanning. Samen leggen ze de frequentie van een kring vast; afzonderlijk vlakken ze rimpel af — de spoel in het pad van de stroom, de condensator dwars erop.
De wederzijdse inductie van twee wikkelingen heet M en wordt in dezelfde henry gemeten. Bij een transformator is ze kleiner dan het product van de zelfinducties: het verschil is precies dat deel van de flux dat de tweede wikkeling gemist heeft.
flux per enkele ampère
zelfinductie
de tweelinggrootheid van de kring
Van de fiches van Simetrium grenzen aan de henry weber en ampère uit de definitie, farad als gepaarde grootheid van de trillingskring, ohm uit de tijdconstante en hertz, waarin de resonantiefrequentie wordt uitgedrukt.
De henry sluit de magnetische familie: een weber, gedeeld door een ampère. Met de ohm geeft hij seconden, met de farad een resonantiefrequentie. Zelfinductie en capaciteit zijn spiegelbeelden: de een verzet zich tegen verandering van stroom, de ander tegen verandering van spanning.
07 · Historisch deel
Een ontdekking die als tweede verscheen
Joseph Henry wikkelde een ijzeren boog met geïsoleerd draad — het isolatiemateriaal maakte hij van zijden linten, gekocht van de jurk van zijn vrouw — en kreeg een magneet die een ton hield. De schoolmeester uit Albany werd de eerste secretaris van de Smithsonian Institution.
In 1832 zag Joseph Henry een vonk bij het verbreken van een kring met een elektromagneet en begreep dat de spoel in zichzelf een spanning opwekt. Hij beschreef het verschijnsel eerder dan Faraday in zijn laboratoriumschrift maar publiceerde het later — en de voorrang op de inductie bleef bij de Engelsman.
Het Internationale Elektriciteitscongres in Chicago gaf de eenheid van zelfinductie de naam Henry — samen met enkele andere praktische eenheden. Hij was toen vijftien jaar dood, en de naam ging naar de man die de wedloop om de prioriteit had verloren, maar niet de achting van zijn vakgenoten.
De eerste naam voor de eenheid van zelfinductie was de kwadrant: tien miljoen meter, een kwart van de aardmeridiaan. Hij werd vervangen door de henry op hetzelfde congres dat de ohm en de volt aannam.
De negende Algemene Conferentie nam de henry samen met de weber en de tesla op in het stelsel van praktische eenheden. De centimeter van zelfinductie uit het CGSM-stelsel, gelijk aan een nanohenry, bleef nog twee decennia in de handboeken.
Een eenheid die je berekent en niet meet
Tot 2019 werd de henry door berekening verwezenlijkt. De magnetische constante lag exact vast, vier pi maal tien tot de macht min zeven henry per meter, en de zelfinductie van een enkellaagse wikkeling volgde alleen uit haar meetkunde. Sinds de herdefinitie wordt de constante gemeten, en de standaard rust in plaats daarvan op het kwantum-Hall-effect.
De magnetische constante µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m is een henry per meter: de zelfinductie van de lege ruimte. Tot 2019 was zij het exacte getal 4π·10⁻⁷; nu wordt zij gemeten, en de laatste cijfers worden nog verfijnd.
Catalogus · meeteenheden
Een fiche voor elke grootheid
Zeven SI-basiseenheden, tweeëntwintig afgeleide met een eigen naam en de eenheden buiten het stelsel waar techniek noch dagelijks leven het zonder stelt. Elk heeft haar eigen blad: definitie, omrekening, instrumenten, schrijfregels. In 27 talen.
Afgeleide SI-eenheden met een eigen naam
het blad van de henry staat openSI-basiseenheden
in terracotta — de vier eenheden waaruit de henry is opgebouwdZelfinductie in andere notaties
Taal van de fiche
27 talen. Het symbool H is internationaal, maar de schrijfwijze van een waarde op een schema verschilt: 100µ, 100uH en 0,1mH betekenen hetzelfde, en in de vertaling brengt het blad ze op één vorm.