Miedziany drut z prądem płynącym w dół przebija karton na wylot dokładnie przez literę O, a wokół niego rozchodzą się po kartonie trzy pierścienie natężenia, po których biegną kreski. Dwie strzałki okrążają drut po pierścieniach, środkowy pierścień oddycha poświatą, a suwak skali po prawej dojeżdża do 0,2 ersteda — tyle daje prąd jednego ampera w odległości centymetra.
Karta jednostki
natężenie pola · CGS karta 1/1 · wyd. 2026-09Ersted Oe · oersted
Jednostka spoza SI · wielkość: natężenie pola magnetycznego; jednostka CGS, 1 Oe = 1000/4π A/m
Igła, która drgnęła podczas wykładu
Wiosną 1820 roku Hans Christian Ørsted wygłaszał w Kopenhadze wieczorny wykład o elektryczności galwanicznej i, zamykając obwód stosu Volty, zauważył, że kompas stojący obok drutu się obrócił. Słuchacze nie dostrzegli niczego szczególnego, igła drgnęła ledwie ledwie, ale latem Ørsted powtórzył doświadczenie z mocniejszą baterią i rozesłał po Europie krótką łacińską notatkę: prąd płynący w drucie wytwarza wokół siebie działanie magnetyczne, skierowane ani do drutu, ani od niego, lecz po okręgu.
Sto dziesięć lat później imieniem Ørsteda nazwano jednostkę natężenia pola magnetycznego w układzie CGS, czyli tej właśnie wielkości, którą wytwarza prąd niezależnie od tego, co otacza drut — powietrze, żelazo czy próżnia.
Karta pokazuje, jak te same erstedy cewki zamieniają się w różną liczbę gausów zależnie od rdzenia, dlaczego w przeliczeniu na SI pojawiają się cztery pi i czemu erstedy żyją do dziś w kartach katalogowych magnesów.
Symbol Oe pisze się wielkim O i małym e, bo pochodzi od nazwiska Ørsteda, a nazwę jednostki małymi literami: ersted, kiloersted. Duńskiej litery ø nie przenosi się do symbolu, dlatego jednostka wygląda tak samo we wszystkich językach.
Ersted mierzy natężenie H — to, co wytwarza prąd — a gaus mierzy indukcję B — to, co powstaje w materiale. W próżni liczby się pokrywają, ale już w stalowym rdzeniu jeden ersted daje tysiące gausów i jednego nie wolno podstawiać za drugie.
01 · Definicja
amper na metr · gilbert · gausErsted to jednostka natężenia pola magnetycznego w elektromagnetycznym układzie CGS: takie natężenie wytwarza siła magnetomotoryczna jednego gilberta przypadająca na centymetr drogi, a po przeliczeniu na SI równa się tysiącowi podzielonemu przez cztery pi amperów na metr, czyli około 79,6 A/m.
Natężenie opisuje pole takie, jakim tworzą je prądy, i nie zależy od materiału: cewka o dziesięciu zwojach na centymetr i prądzie jednego ampera wytwarza wewnątrz około dwunastu i pół ersteda, czy jest w niej powietrze, czy stal. Natomiast indukcja, którą to natężenie wywołuje, silnie zależy od materiału, bo żelazo się magnesuje i dodaje do pola własne, tak że B = H + 4πM.
Cztery pi w przeliczeniu ersteda na SI to ślad tego, jak budowano układ CGS: prawo Coulomba dla biegunów magnetycznych zapisano w nim bez współczynnika, a sferyczna geometria pola przeniosła się do równań dla prądów, podczas gdy SI usunął ją z równań Maxwella do definicji jednostek.
Te same erstedy, różne gausy
Po lewej cewka o dziesięciu zwojach na centymetr z wybranym rdzeniem: prąd w miedzi wyznacza natężenie H, a liczba i prędkość fioletowych linii w rdzeniu pokazują powstałą indukcję B. Po prawej krzywe magnesowania wszystkich pięciu materiałów w skali logarytmicznej po H — jaskrawa to wybrana, świecący punkt to bieżący stan, a cienka linia u dołu to próżnia, gdzie B liczbowo równa się H.
Dlaczego natężenie liczy się z prądu, a nie z pola
Jeśli obejść przewód dowolną zamkniętą drogą i zsumować wzdłuż niej natężenie, otrzyma się prąd objęty tą drogą pomnożony przez stały mnożnik i nic więcej: ani rdzeń, ani powietrze nie wchodzą do sumy. Dlatego inżynier oblicza natężenie w cewce wprost z liczby zwojów i amperów, a indukcję odczytuje potem z krzywej materiału — i właśnie tę dwustopniową logikę zachowują ersted i gaus, przypisane do dwóch różnych wielkości.
02 · Przeliczanie
jednostki · pola i cewki · koercjaOd ersteda do ampera na metr
Wpisz natężenie w dowolnej jednostce, a karta wyrazi je w erstedach i amperach na metr, pokaże, jakie prądy i cewki je wytwarzają, i porówna je z koercją materiałów — natężeniem potrzebnym do rozmagnesowania substancji. Natężenie jest we wszystkich zakładkach to samo.
Reguła do zapamiętania: ersted to prawie osiemdziesiąt amperów na metr, a kiloamper na metr to nieco ponad dwanaście i pół ersteda.
Magnesy mają dwie koercje: według indukcji, Hcb, przy której znika B, i według namagnesowania, Hcj, przy której znika samo namagnesowanie; w magnesach neodymowych druga bywa dwa razy większa od pierwszej. Porównując karty katalogowe, warto sprawdzić, która jest podana.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Przyrządy pomiarowe
igła · Helmholtz · pętla · cęgiJak wytwarza się i odczytuje erstedy
Drut nad kompasem
Drut napina się z południa na północ tuż nad igłą, a gdy puści się nim prąd, igła obraca się w poprzek; wystarczy przełożyć drut pod nią albo zmienić kierunek prądu, by obróciła się w drugą stronę. Z tego prostego doświadczenia w ciągu kilku tygodni wyrósł multiplikator Schweiggera — pierwszy galwanometr — a później busola stycznych, w której kąt igły odczytywano jako natężenie prądu.
Natężenie obliczone z wymiarów
Dwie jednakowe cewki rozsunięte na odległość równą ich promieniowi wytwarzają między sobą pole prawie jednorodne w szerokim obszarze, a jego natężenie oblicza się z liczby zwojów, prądu i promienia bez żadnego dopasowania. Dlatego cewki Helmholtza służą jako wzorzec pola: wzorcuje się w nich czujniki, kompensuje pole Ziemi i ustawia dokładnie tyle erstedów, ile wymaga metoda badania.
Pętla, na której żyją obie nazwy
Próbkę owija się dwoma uzwojeniami: przez pierwsze puszcza się prąd przemienny i oblicza z niego natężenie w erstedach, z drugiego zbiera się indukowane napięcie i całkuje je do indukcji w gausach. Punkt obiega pętlę histerezy, a z niej odczytuje się wszystko, czego potrzebuje konstruktor: pozostałość magnetyczną, gdzie pętla przecina oś B, i koercję, gdzie przecina oś H.
Prąd znaleziony po okręgu
Cęgi prądowe obejmują przewód pierścieniem rdzenia i zgodnie z prawem przepływu sumują natężenie na całym obiegu, więc wskazanie nie zależy od tego, gdzie w pierścieniu leży żyła. To bezpośrednie dziedzictwo doświadczenia Ørsteda: prąd poznaje się bez przerywania obwodu, z samego tylko okręgu natężenia, który tworzy wokół siebie.
05 · Zasady zapisu
symbol · H i B · karta magnesuKoercja w erstedach, nie w gausach
Ersted stawia się tylko przy natężeniu, gaus tylko przy indukcji, a przeliczając erstedy na SI, nie zapomina się o mnożniku tysiąc przez cztery pi.
Pierwszy wiersz po prawej mierzy natężenie jednostką indukcji, drugi gubi mnożnik osiemdziesiąt, trzeci bierze wzór z układu absolutnego, w którym prąd jest w abamperach, i myli się dziesięciokrotnie. Czwarty wymyśla nieistniejącą jednostkę zamiast megagausoersteda, piąty psuje wielkość liter symbolu, a szósty przenosi równość prawdziwą tylko w próżni do rdzenia, gdzie indukcja jest tysiące razy większa.
06 · Jednostki sąsiednie
amper na metr · gaus · gilbertErsted ma trzech sąsiadów: amper na metr, którym to samo natężenie mierzy się w SI, gaus, z którym pokrywa się w próżni, i gilbert, siłę magnetomotoryczną, z której ersted otrzymuje się przez podzielenie przez centymetr drogi.
Natężenie pola w SI, które nigdy nie dostało własnej nazwy.
Indukcja w CGS; w próżni ersted i gaus wyraża ta sama liczba.
Siła magnetomotoryczna CGS; gilbert na centymetr to właśnie ersted.
07 · Dział historyczny
archiwum · od Kopenhagi do SIJak natężenie dostało nazwę i ją straciło
{title}
{text}
Ile erstedów trzeba, by rozmagnesować
Wysokość słupka to koercja Hcb typowego magnesu swoich czasów w skali logarytmicznej od 10 do 20 000 Oe: hartowana stal, alnico, ferryt, samar-kobalt i neodym. Ramka obchodzi pokolenia po kolei; w ciągu osiemdziesięciu lat odporność magnesów wzrosła prawie dwustukrotnie.
Wszystkie te liczby producenci wciąż drukują w kiloerstedach i w tej branży ersted żyje pewniej niż gdziekolwiek indziej.
Wielkość, która została bez nazwy
Prawie wszystkie wielkości elektromagnetyczne w SI mają własne nazwy: wolt, om, weber, tesla, henr. Natężenie pola magnetycznego do tego szeregu nie trafiło i zostało amperem na metr, choć w układzie CGS miało odrębną nazwę — i to nie niedbałość, lecz bezpośredni skutek budowy SI: amper jest w nim jednostką podstawową, a natężenie, z sensu prąd przypadający na długość drogi, wyraża się przez niego bez żadnego pośrednika.
Ersted zaś żył w układzie, w którym podstawowych jednostek elektrycznych nie było wcale, i tam natężenie po prostu nie miało krótszego zapisu. Gdy w 1960 roku zrezygnowano z CGS, nazwa stała się zbędna, ale rzemiosło magnesów trwałych, które przez dziesięciolecia liczyło w erstedach, zachowało ją razem z gausem, i dziś prawie każdą kartę magnesu neodymowego drukuje się w obu układach naraz.
Oba zapisy godzi prosty mnożnik: kiloamper na metr to 12,566 ersteda, a producenci od dawna umieszczają go w tabelach, więc kupujący nie musi pamiętać o czterech pi.