Veber
Izvedena SI jedinica · veličina: magnetni fluks
01 · Definicija
Jedan veber je fluks pri čijem nestanku za sekundu se u navojku indukuje jedan volt. Definicija preko promene nije slučajna: sam magnetni fluks ništa ne stvara, radi jedino njegova promena. Na tome stoji čitava energetika — generator, transformator, indukciona ploča. Fluks je indukcija pomnožena površinom: jedna tesla po kvadratnom metru upravo je jedan veber.
Otuda razlika između vebera i tesle, ona koja se najčešće meša. Tesla je gustina fluksa, fluks po kvadratnom metru; veber je sav fluks kroz konturu u celini. Jak neodimijumski magnet daje na površini više od jedne tesle, ali je fluks kroz njegov mali presek stoti deo vebera. Da bi se sakupio ceo veber, treba ili velika površina ili jako polje: petlja od kvadratnog metra u Zemljinom polju hvata svega pedeset mikrovebera.
Dve petlje u jednom te istom ravnomernom polju vide istu indukciju u teslama, ali različit fluks u veberima: on je srazmeran površini. Otuda sledi i pravilo projektovanja generatora: elektromotorna sila se može podići pojačavanjem polja, proširenjem petlje, dodavanjem navojaka ili bržim obrtanjem. Prvo ograničava zasićenje gvožđa oko dve tesle, drugo i treće gabarit i otpor namotaja, zato industrijske mašine udaraju u četvrto i rade na visokim obrtajima.
02 · Pretvaranje
Unesite fluks — list će ga razložiti po jedinicama
Maksvel je jedinica fluksa u sistemu CGS, sto miliona puta manja od vebera. U staroj literaturi o električnim mašinama svi proračuni idu u maksvelima i gausima; prelazak na veber i teslu dogodio se tek šezdesetih godina. Inženjeri su bukvalno brojali silnice na crtežu: jedna linija, jedan maksvel. Otuda i izraz „fluks linija“.
U transformatoru fluks određuje veličinu: što više volt-sekundi jezgro mora da izdrži, to je veći njegov presek. Otuda pravilo poznato svakom konstruktoru: mrežni transformator na pedeset herca dvaput je krupniji od jednako snažnog na sto herca, dok se prekidačko napajanje na sto kiloherca snalazi feritnim prstenom veličine nokta. Presek se može smanjiti jedino podizanjem učestanosti — inače gvožđe ulazi u zasićenje, fluks prestaje da raste sa strujom, a namotaj izgori.
| Jedinica | Naziv | Vrednost | Gde se sreće |
|---|---|---|---|
| Wb | veber, SI jedinica | 1 | polazna jedinica ovog lista |
| mWb | miliveber | 1000 | radni prefiks magnetnih proračuna |
| µWb | mikroveber | 1000000 | ispod nje počinje zemlja SQUID-ova |
| nWb | nanoveber | 10⁹ | ovde vebermetar još radi pouzdano |
| V·s | volt-sekunda | 1 | to isto drugim rečima: veber jeste volt-sekunda |
| T·m² | tesla po m² | 1 | zapis je ispravan, ali od 1960. veličina ima sopstveno ime |
| Φ₀ | kvant fluksa | 4,836·10¹⁴ | h/2e — vrednost tačna po definiciji iz 2019. |
| Mx | maksvel, CGS | 10⁸ | tačno sto miliona u jednom veberu |
| kMx | kilomaksvel | 100000 | zgodan umnožak za proračune mašina |
| G·cm² | gaus po cm² | 10⁸ | to isto što i maksvel: linija na kvadratnom centimetru |
| line | silnica | 10⁸ | inženjeri su brojali linije na crtežu jednu po jednu |
| Wb | veber | 1 | polazna jedinica ovog lista |
Veber je središte magnetne trojke: podelite površinom i dobićete teslu, podelite strujom henri, podelite vremenom volt
03 · Redovi veličina
od kvanta fluksa do magneta akceleratoraJedan veber: velika mašina, ili jak magnet velike površine
04 · Merni instrumenti
Čime se meri magnetni fluks
Obrtni okvir velikog momenta inercije: za vreme impulsa ne stigne da se okrene, zato je prvi otklon srazmeran celom prošlom naelektrisanju, a ono promeni fluksa. Klasičan instrument magnetnih laboratorija, koji su elektronski integratori potisnuli tek do sedamdesetih.
Elektronski integrator: sabira napon mernog kalema po vremenu i odmah daje volt-sekunde. Njegova glavna nevolja jeste drift nule: integrator skuplja i sopstveni pomeraj pojačavača, zato merenje počinje nuliranjem i staje u nekoliko sekundi.
Navojci poznate površine stavljaju se u polje pa se naglo izvuku, ili se okrenu za sto osamdeset stepeni. Integrisani naponski impuls daje sav fluks koji je kroz njih prolazio — najneposredniji način da se veber izmeri pravo iz definicije jedinice.
Superprovodni prsten s dva Džozefsonova spoja: fluks kroz njega može se menjati samo porcijama od dva femtovebera i nešto, a instrument te porcije broji. Najosetljiviji magnetometar koji postoji — hvata magnetno polje mozga koji radi.
05 · Pravila pisanja
Wb — dva slova, a drugo malo
Oznaka se piše u jednom komadu, a prefiks staje ispred cele: mWb, µWb. Usamljeno veliko W pored jeste vat, sasvim druga veličina. Fluks se označava grčkim slovom Φ, a njegova promena sa dΦ; u formulama indukcije znak minus je obavezan, on izražava Lencovo pravilo.
Fluksni obuhvat — fluks pomnožen brojem navojaka — meri se istim veberima ali se označava Ψ. U proračunima kalemova Φ i Ψ ne smeju se mešati: razlika ide do stotine puta. Ruska oznaka je Вб. Zapis „veber po kvadratnom metru“ tehnički je ispravan i jednak tesli, ali ga ne treba koristiti: od 1960. ta veličina ima sopstveno ime.
06 · Susedne jedinice
Veber vezuje magnetizam za elektricitet: podeljen površinom daje teslu, podeljen strujom henri, izveden po vremenu volt.
veber po kvadratnom metru
magnetni fluks
veber po amperu
Od listova Simetrijuma veberu su susedi tesla kao gustina istog tog fluksa, henri iz definicije induktivnosti, volt s sekundom, čiji je proizvod, kao i maksvel i gaus — njihovi prethodnici u sistemu CGS.
07 · Istorijski deo
U čemu se fluks merio pre vebera
Faradej je namotao dva namotaja na gvozdeni prsten i primetio da kazaljka galvanometra trzne samo u trenutku uključenja i isključenja struje. Nepromenljivo polje ne daje ništa — radi jedino njegova promena.
Veber je zajedno s Gausom sagradio prvi elektromagnetni telegraf i prvi sveo električna merenja na mehanička. Jedinica magnetnog fluksa nosi njegovo ime.
Međunarodna elektrotehnička komisija nazvala je praktičnu jedinicu fluksa veberom, umnoškom maksvela po stepenu desetice. Generalna konferencija uvela ju je u sistem zajedno s voltom, amperom i ostalim električnim jedinicama.
Diver i Ferbank na Stanfordu i istovremeno Dol s Nebauerom u Minhenu izmerili su fluks u superprovodnom cilindru i našli da je umnožak jednog osnovnog dela. Dvojka u imeniocu potvrdila je da naelektrisanje nose parovi elektrona.
Fluks se ne da razliti na proizvoljne delove — priroda ga odmerava porcijama
Magnetni fluks ne da se meriti neposredno: svaki instrument odgovara ne na sam fluks nego na njegovu promenu. Zato se fluks ili naglo prekine izvlačenjem kalema, ili se kalem obrne, ili se ugasi struja u namotaju, pa se nastali naponski impuls integriše. Apsolutnu tačnost takvog merenja ograničava drift integratora i poznavanje površine navojaka, i retko je bolja od desetog dela procenta. Kvantovanje fluksa promenilo je sliku: u superprovodnom prstenu fluks može uzimati samo vrednosti koje su umnošci Φ₀ = h/2e, a taj deo poznat je tačno, jer su Plankova konstanta i naelektrisanje elektrona od 2019. zadati brojevima. SQUID koji broji takve delove razlikuje promenu fluksa od milionitog dela kvanta — osetljivost koja dopušta da se zapiše magnetno polje srca kroz grudni koš i mozga kroz lobanju. Sam kvant je pri tom iščezavajuće mali: da bi se sakupio jedan veber, treba ih skoro petsto biliona.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih SI jedinica, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenima i vansistemske jedinice bez kojih ne prolaze ni tehnika ni svakodnevica. Svaka ima svoj list: definicija, pretvaranje, instrumenti, pravila pisanja. Na 36 jezika.
Izvedene SI jedinice sa sopstvenim imenom
otvoren list veberaOsnovne SI jedinice
terakotom — četiri jedinice od kojih se veber sastavljaMagnetni fluks u drugim sistemima
Jezik lista
36 jezika. Oznaka Wb je međunarodna, ali navika merenja u maksvelima drži se neravnomerno: u ruskoj i japanskoj literaturi o magnetnim materijalima CGS jedinice sreću se do danas.