Henry
Jednostka pochodna SI · wielkość: indukcyjność
01 · Definicja
Henr to indukcyjność obwodu, w którym prąd zmieniający się z szybkością jednego ampera na sekundę wzbudza napięcie jednego wolta. Definicja równoważna: indukcyjność, przy której prąd jednego ampera tworzy strumień skojarzony jednego webera.
Indukcyjność to bezwładność prądu. Jak masa opiera się zmianie prędkości, tak indukcyjność opiera się zmianie prądu: rozpędzić go od razu nie sposób, zatrzymać także. Stąd iskra w wyłączniku — przy rozwarciu prąd przez chwilę płynie dalej przez powietrze.
Rozewrzyjcie obwód z cewką — a prąd spróbuje płynąć dalej przez powietrze: na stykach przeskoczy łuk. Dlatego obok każdego przekaźnika i każdego silnika stoi dioda gaszeniowa: pozwala prądowi zamknąć się i wygasnąć bez iskry.
Podwajając liczbę zwojów, otrzymuje się czterokrotnie większą indukcyjność: zwoje jednocześnie wytwarzają strumień i się z nim sprzęgają. Rdzeń z ferrytu albo stali dokłada jeszcze tysiące razy, ale tylko do nasycenia — powyżej indukcyjność wraca do wartości pustej cewki.
02 · Przeliczanie
Wpisz indukcyjność — karta rozłoży ją na jednostki
Prawdziwe elementy żyją w mikro- i milihenrach. W układzie CGSM indukcyjność, podobnie jak pojemność w CGSE, miała wymiar długości: abhenr nazywano po prostu centymetrem. Stąd stary inżynierski zwyczaj mówienia o cewce w centymetrach — to nie o jej rozmiarze, lecz o indukcyjności.
W parze z kondensatorem indukcyjność wyznacza częstotliwość obwodu rezonansowego — tego samego, który przez sto lat stroił odbiorniki na stację. Kręcono kondensatorem: zmienną pojemność łatwiej zbudować niż zmienną indukcyjność.
| Jednostka | Nazwa | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|---|
| H | henr, jednostka SI | 1 | henr, jednostka SI |
| mH | milihenr | 1000 | milihenr |
| µH | mikrohenr | 1000000 | mikrohenr |
| nH | nanohenr | 1000000000 | nanohenr |
| pH | pikohenr | 1000000000000 | pikohenr |
| Wb/A | weber na amper — dokładnie to samo | 1 | weber na amper — dokładnie to samo |
| V·s/A | woltosekunda na amper | 1 | woltosekunda na amper |
| Ω·s | omosekunda: robocze oznaczenie przed przyjęciem nazwy | 1 | omosekunda: robocze oznaczenie przed przyjęciem nazwy |
| abH | abhenr, CGSM: zwany też centymetrem indukcyjności | 1000000000 | abhenr, CGSM: zwany też centymetrem indukcyjności |
| stH | stathenr, CGSE | 0 | stathenr, CGSE |
Drugi zapis to definicja przez webera: henr to weber na amper. Trzeci to energia zgromadzona w polu uzwojenia.
03 · Rzędy wielkości
od ścieżki na płytce do magazynu energiimilihenry: uzwojenia przekaźników, transformatory sprzęgające
04 · Przyrządy pomiarowe
Czym mierzy się indukcyjność
Podaje sinusoidę i po przesunięciu fazy oddziela część bierną impedancji od czynnej. Wynik zależy od częstotliwości i od prądu podkładu: cewka z ferrytem mierzy się inaczej przy kiloherzu, a inaczej przy megaherzu, dlatego tryb podaje się razem z wartością.
Równoważy nieznaną indukcyjność wzorcowym kondensatorem i rezystorami: cewkę porównuje się nie z inną cewką, lecz z pojemnością, którą łatwiej wykonać dokładnie. Klasyczna metoda laboratoryjna, z niepewnością setnych części procenta.
Cewkę włącza się ze znanym kondensatorem i szuka częstotliwości, przy której obwód dzwoni. Indukcyjność wynika ze wzoru Thomsona — metoda najbardziej dostępna, potrzeba tylko generatora i oscyloskopu, a dla nanohenrów jest jedyną wykonalną.
Uzwojenie jednowarstwowe na walcu z kwarcu topionego, o wymiarach zmierzonych z dokładnością do mikrometra: jego indukcyjność liczy się z geometrii i stałej magnetycznej, w ogóle jej nie mierząc. Dokładnie tak ustalano jednostkę przed przejściem na wzorce kwantowe.
05 · Zasady zapisu
Wielkie H — a nie «henry»
Wielkie H oznacza jednostkę, małe h — godzinę spoza układu SI. Nazwa w tekście bieżącym idzie małą literą, choć pochodzi od nazwiska. H obok kursywnego L w jednym wzorze nie da się pomylić: wielkość składa się pochyło, jednostka prosto.
Oznaczenie wielkości to kursywne L, jednostki — proste H; oznaczenie rosyjskie to Гн. Wielkie H jest we wzorach już zajęte przez natężenie pola magnetycznego, więc w jednej linii rozróżnia się je krojem: wielkość się pochyla, jednostka stoi prosto.
06 · Jednostki sąsiednie
Henr to druga strona farada: jedna wielkość opiera się zmianie prądu, druga zmianie napięcia. Razem wyznaczają częstotliwość obwodu; osobno wygładzają tętnienie — cewka na drodze prądu, kondensator w poprzek.
Indukcyjność wzajemną dwóch uzwojeń oznacza się M i mierzy w tych samych henrach. W transformatorze jest mniejsza od iloczynu indukcyjności własnych: różnica to właśnie ta część strumienia, która ominęła drugie uzwojenie.
strumień na jeden amper
indukcyjność
wielkość bliźniacza obwodu
Spośród kart Simetrium sąsiadują z henrem weber i amper z definicji, farad jako wielkość parzysta obwodu, om ze stałej czasowej i herc, w której wyraża się częstotliwość rezonansu.
Henr zamyka rodzinę magnetyczną: weber podzielony przez amper. Z omem daje sekundy, z faradem — częstotliwość rezonansu. Indukcyjność i pojemność są lustrzane: jedna opiera się zmianie prądu, druga zmianie napięcia.
07 · Dział historyczny
Odkrycie opublikowane jako drugie
Joseph Henry owinął żelazny łuk izolowanym drutem — izolację robił z jedwabnych wstążek kupionych z sukni żony — i otrzymał magnes, który utrzymał tonę. Nauczyciel z Albany został pierwszym sekretarzem Instytutu Smithsona.
W 1832 roku Joseph Henry zauważył iskrę przy rozwarciu obwodu z elektromagnesem i zrozumiał, że cewka sama wzbudza w sobie napięcie. Opisał zjawisko w dzienniku laboratoryjnym wcześniej niż Faraday, ale opublikował później — i pierwszeństwo w indukcji zostało przy Angliku.
Międzynarodowy Kongres Elektryków w Chicago nadał jednostce indukcyjności imię Henry’ego — wraz z kilkoma innymi jednostkami praktycznymi. Nie żył już od piętnastu lat, a imię trafiło do człowieka, który przegrał wyścig o pierwszeństwo, lecz nie szacunek kolegów.
Pierwszą nazwą jednostki indukcyjności był kwadrant: dziesięć milionów metrów, ćwierć ziemskiego południka. Zastąpiono go henrem na tym samym kongresie, który przyjął oma i wolta.
Dziewiąta Konferencja Generalna włączyła henra do układu jednostek praktycznych razem z weberem i teslą. Centymetr indukcyjności z układu CGSM, równy nanohenrowi, został w poradnikach jeszcze dwie dekady.
Jednostka, którą się liczy, a nie mierzy
Do 2019 roku henr odtwarzano rachunkiem. Stała magnetyczna była ustalona dokładnie, cztery pi razy dziesięć do minus siódmej henra na metr, a indukcyjność uzwojenia jednowarstwowego wynikała z samej geometrii. Po redefinicji stałą się mierzy, a wzorzec opiera się zamiast tego na kwantowym efekcie Halla.
Stała magnetyczna µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m to henr na metr: indukcyjność pustej przestrzeni. Do 2019 roku była liczbą dokładną 4π·10⁻⁷; dziś się ją mierzy, a ostatnie cyfry wciąż się uściśla.
Katalog · jednostki miary
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych SI, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami oraz jednostki spoza układu, bez których nie obejdzie się ani technika, ani życie codzienne. Każda ma osobny arkusz: definicja, przeliczanie, przyrządy, zasady zapisu. W 27 językach.
Jednostki pochodne SI z własną nazwą
karta henra otwartaJednostki podstawowe SI
terakotą — cztery jednostki, z których składa się henrIndukcyjność w innych zapisach
Język karty
27 języków. Symbol H jest międzynarodowy, ale zapis wartości na schemacie bywa różny: 100µ, 100uH i 0,1mH znaczą to samo, a w tłumaczeniu karta sprowadza je do wspólnej postaci.