Weber
În 1833, la Göttingen, Carl Gauss și Wilhelm Weber au întins peste acoperișuri un fir lung de aproape un kilometru. Firul lega observatorul de cabinetul de fizică. Telegraful nu avea baterie. Weber deplasa o bobină de-a lungul unui magnet permanent, iar în fir apărea un scurt impuls de curent. La celălalt capăt, impulsul rotea un ac magnetic.
Curentul apare într-o bobină atunci când fluxul magnetic prin ea se schimbă. Cu cât fluxul variază mai repede, cu atât tensiunea este mai mare. Un weber este fluxul care, scăzând uniform la zero într-o secundă, induce într-o singură spiră o tensiune de 1 V. De aceea weberul este egal cu un volt înmulțit cu o secundă.
| Notație | Wb |
| Definiție | volt-secundă · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Valori de referință | cuanta de flux h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Introdusă | nume — CEI, 1935 · în SI din 1960, a XI-a Conferință Generală |
| Standarde | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Valori tipice | 35 nWb — câmpul Pământului într-un inel de 3 cm · 136 µWb — un magnet de neodim într-o bobină · 15 mWb — miezul unui transformator |
01 · Definiție
Un volt care ține o secundă
Fluxul magnetic Φ arată cât câmp trece printr-o suprafață. El este egal cu inducția magnetică înmulțită cu aria și cu cosinusul unghiului dintre câmp și normala la suprafață. Un câmp de un tesla printr-un metru pătrat dă un weber. Dacă suprafața este întoarsă cu muchia spre câmp, fluxul devine zero.
Fluxul în sine nu creează tensiune. Tensiunea apare doar când fluxul variază: aceasta este legea lui Faraday. Dacă însumăm tensiunea pe toată durata variației, obținem exact variația fluxului. De aceea weberul poate fi măsurat cu un voltmetru și un ceas: aria de sub curba tensiunii înseamnă volți-secundă, adică weberi.
Cât câmp trece prin spiră
Liniile verticale sunt un câmp uniform, văzut din lateral. Elipsa de cupru este o spiră înclinată cu unghiul θ. Cu albastru sunt marcate liniile care trec prin spiră, cele gri trec pe lângă. Linia albastră punctată de sub spiră este umbra ei pe orizontală, A cos θ: fluxul este egal cu inducția înmulțită cu această umbră.
Printr-o bobină cu o sută de spire trece același flux ca printr-o singură spiră. Dar tensiunea se induce în fiecare spiră, iar tensiunile se adună. De aceea, pentru o bobină se calculează fluxul înlănțuit: fluxul înmulțit cu numărul de spire. Și el se exprimă în weberi. Inductanța în henry este fluxul înlănțuit pe fiecare amper de curent.
Repede sau încet — tot atâția weberi
La mijloc se află o bobină pe un tub transparent, iar deasupra ei atârnă de un fir un magnet. Jumătatea roșie a magnetului este polul nord, cea albastră polul sud. Liniile albastre punctate sunt liniile de câmp ale magnetului, punctele de cupru de pe spire sunt curentul indus în ele. În dreapta este ecranul unui osciloscop: linia portocalie este tensiunea pe bobină în ultimele trei secunde, umplerea este aria de sub ea. În stânga este un fluxmetru: el însumează tensiunea pe durata experimentului și arată variația fluxului înlănțuit. Magnetul poate fi introdus, scos, lăsat să cadă prin bobină sau întors. În modul „Câmpul Pământului”, în locul magnetului se află o spiră plată, întoarsă în câmpul planetei.
Introduceți magnetul încet în bobină, apoi scoateți-l repede.
02 · Conversie
| Unitate | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. În cărțile vechi, maxwellul era numit simplu „linie”: una dintre liniile de forță ale lui Faraday.
Volt-secunda și weberul sunt același lucru. Bobinele de șoc din surse de alimentare se dimensionează în V·s: câtă tensiune și cât timp suportă miezul până la saturație.
Gaussul nu este flux, ci inducție: un maxwell pe centimetru pătrat. Tesla este un weber pe metru pătrat, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Ordine de mărime
04 · Instrumente de măsură
05 · Reguli de scriere
06 · Unități vecine
07 · Secțiune istorică
Nu există un etalon al weberului sub formă de obiect. Fluxul se măsoară prin tensiune și timp, iar etaloanele acestora sunt cuantice. Într-o joncțiune Josephson, fiecare impuls de tensiune are o arie de exact o cuantă de flux, h/2e. Din 2019, constanta lui Planck și sarcina electronului sunt fixate exact, deci și cuanta de flux este un număr exact: 2,067 833 848… fWb.
De aici decurge o consecință simplă. Pentru un weber sunt necesare aproximativ 4,8·10¹⁴ cuante. Așa este construit etalonul de tensiune: mii de joncțiuni de pe un singur cip sunt iradiate cu microunde, iar fiecare lasă să treacă cuante de flux cu o frecvență cunoscută. Voltul se obține din frecvență, iar weberul din volt și secundă.
Catalogul mărimilor
tot indexul →Cele șapte unități fundamentale SI
O picătură de acid schimbă culoarea sucului, sarea colorează flacăra, apa îngheață la o lovitură. Sub ele, toate fișele Simetrium, pe discipline și în ordine alfabetică.
Deschide indexul →