Weber
Em 1833, em Gotinga, Carl Gauss e Wilhelm Weber estenderam sobre os telhados um fio com cerca de um quilómetro. Ligava o observatório ao gabinete de física. Este telégrafo não tinha pilha. Weber deslizava uma bobina ao longo de um íman permanente, e no fio surgia um breve impulso de corrente. Na outra ponta, o impulso fazia rodar uma agulha magnética.
Numa bobina surge corrente quando o fluxo magnético que a atravessa varia. Quanto mais depressa varia o fluxo, maior é a tensão. Um weber é o fluxo que, ao descer uniformemente até zero num segundo, induz uma tensão de 1 V numa única espira. Por isso o weber é igual a um volt multiplicado por um segundo.
| Notação | Wb |
| Definição | volt-segundo · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Valores de referência | quantum de fluxo h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Introduzida | nome — CEI, 1935 · no SI desde 1960, XI Conferência Geral |
| Normas | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 35 nWb — campo terrestre num anel de 3 cm · 136 µWb — íman de neodímio numa bobina · 15 mWb — núcleo de transformador |
01 · Definição
Um volt que dura um segundo
O fluxo magnético Φ mostra quanto campo atravessa uma superfície. É igual à indução magnética multiplicada pela área e pelo cosseno do ângulo entre o campo e a normal à superfície. Um campo de um tesla através de um metro quadrado dá um weber. Se a superfície ficar de lado para o campo, o fluxo passa a zero.
O fluxo, por si só, não cria tensão. A tensão só aparece quando o fluxo varia: é a lei de Faraday. Somando a tensão durante todo o tempo da variação, obtém-se exatamente a variação do fluxo. Por isso o weber pode medir-se com um voltímetro e um relógio: a área sob a curva da tensão são volts-segundo, ou seja, webers.
Quanto campo atravessa o quadro
As linhas verticais são um campo uniforme visto de lado. A elipse de cobre é um quadro inclinado num ângulo θ. A azul estão as linhas que atravessam o quadro; as cinzentas passam ao lado. O tracejado azul por baixo do quadro é a sua sombra na horizontal, A cos θ: o fluxo é igual à indução multiplicada por essa sombra.
Uma bobina de cem espiras é atravessada pelo mesmo fluxo que uma única espira. Mas a tensão é induzida em cada espira, e as tensões somam-se. Por isso, numa bobina usa-se o fluxo ligado: o fluxo multiplicado pelo número de espiras. Também se exprime em webers. A indutância em henrys é o fluxo ligado por cada ampere de corrente.
Depressa ou devagar — os mesmos webers
Ao centro está uma bobina num tubo transparente, e por cima um íman pendurado num fio. A metade vermelha do íman é o polo norte; a azul, o polo sul. O tracejado azul são as linhas de campo do íman; os pontos de cobre nas espiras, a corrente nelas induzida. À direita, um ecrã de osciloscópio: a linha laranja é a tensão na bobina nos últimos três segundos, e o preenchimento, a área sob ela. À esquerda, um fluxímetro: soma a tensão ao longo da experiência e mostra a variação do fluxo ligado. O íman pode ser introduzido, retirado, largado através da bobina ou invertido. No modo «Campo terrestre», em vez do íman há um quadro plano que se inverte no campo do planeta.
Introduza o íman na bobina devagar e depois retire-o depressa.
02 · Conversão
| Unidade | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. Nos livros antigos, o maxwell chamava-se simplesmente «linha»: uma linha de força de Faraday.
O volt-segundo e o weber são a mesma coisa. As bobinas de choque das fontes de alimentação são especificadas em V·s: quanta tensão, durante quanto tempo, o núcleo aguenta antes de saturar.
O gauss não é fluxo, mas indução: um maxwell por centímetro quadrado. O tesla é um weber por metro quadrado, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Ordens de grandeza
04 · Instrumentos de medição
05 · Regras de escrita
06 · Unidades vizinhas
07 · Secção histórica
Não existe um padrão material do weber. O fluxo mede-se através da tensão e do tempo, e os seus padrões são quânticos. Numa junção de Josephson, cada impulso de tensão tem uma área de exatamente um quantum de fluxo, h/2e. Desde 2019, a constante de Planck e a carga elementar estão fixadas com exatidão, por isso o quantum de fluxo também é um número exato: 2,067 833 848… fWb.
Daqui segue-se uma consequência simples. Para obter um weber são precisos cerca de 4,8·10¹⁴ quanta. É assim que funciona o padrão de tensão: milhares de junções num só chip são irradiadas com micro-ondas, e cada uma deixa passar quanta de fluxo a uma frequência conhecida. O volt obtém-se da frequência, e o weber, do volt e do segundo.
Catálogo de grandezas
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