Weber
År 1833 spände Carl Gauss och Wilhelm Weber i Göttingen upp en ungefär en kilometer lång tråd över hustaken. Den förband observatoriet med det fysikaliska kabinettet. Den här telegrafen hade inget batteri. Weber förde en spole längs en permanentmagnet, och i tråden uppstod en kort strömstöt. I andra änden vred stöten en magnetnål.
Ström uppstår i en spole när det magnetiska flödet genom den ändras. Ju snabbare flödet ändras, desto högre spänning. En weber är det flöde som, när det minskar jämnt till noll på en sekund, inducerar spänningen 1 V i ett enda varv. Därför är en weber lika med en volt gånger en sekund.
| Beteckning | Wb |
| Definition | voltsekund · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Referensvärden | flödeskvantum h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Infördes | namn — IEC, 1935 · i SI sedan 1960, XI:e generalkonferensen |
| Standarder | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiska värden | 35 nWb — jordens fält i en ring på 3 cm · 136 µWb — neodymmagnet i en spole · 15 mWb — transformatorkärna |
01 · Definition
En volt som håller i en sekund
Det magnetiska flödet Φ visar hur mycket fält som går genom en yta. Det är lika med flödestätheten gånger arean gånger cosinus för vinkeln mellan fältet och ytans normal. Ett fält på en tesla genom en kvadratmeter ger en weber. Vänder man ytan med kanten mot fältet blir flödet noll.
Flödet i sig skapar ingen spänning. Spänning uppstår bara när flödet ändras: det är Faradays lag. Summerar man spänningen under hela ändringen får man exakt ändringen av flödet. Därför kan en weber mätas med voltmeter och klocka: arean under spänningskurvan är voltsekunder, alltså weber.
Hur mycket fält som går genom slingan
De lodräta linjerna är ett homogent fält sett från sidan. Kopparellipsen är en slinga som lutar med vinkeln θ. Blått markerar linjerna som går genom slingan, de grå går förbi. Den blå streckade linjen under slingan är dess skugga på horisontalen, A cos θ: flödet är lika med flödestätheten gånger den skuggan.
Genom en spole med hundra varv går samma flöde som genom ett enda varv. Men spänning induceras i varje varv, och spänningarna adderas. Därför räknar man för en spole med flödesomslutningen: flödet gånger antalet varv. Även den anges i weber. Induktansen i henry är flödesomslutningen per ampere ström.
Snabbt eller långsamt — lika många weber
I mitten står en spole på ett genomskinligt rör, och ovanför hänger en magnet i en tråd. Magnetens röda halva är nordpolen, den blå sydpolen. De blå streckade linjerna är magnetens fältlinjer, kopparprickarna på varven den ström som induceras i dem. Till höger finns en oscilloskopskärm: den orange linjen är spänningen över spolen de senaste tre sekunderna, fyllningen är arean under den. Till vänster finns en fluxmeter: den summerar spänningen under försöket och visar ändringen av flödesomslutningen. Magneten kan skjutas in, dras ut, släppas genom spolen eller vändas. I läget ”Jordens fält” ersätts magneten av en platt slinga som vänds i planetens fält.
Skjut in magneten i spolen långsamt och dra sedan ut den snabbt.
02 · Omräkning
| Enhet | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. I gamla böcker kallades maxwell helt enkelt ”linje”: en av Faradays kraftlinjer.
Voltsekund och weber är samma sak. Drosslar i nätaggregat räknas i V·s: hur mycket spänning under hur lång tid kärnan tål innan den mättas.
Gauss är inte flöde utan flödestäthet: en maxwell per kvadratcentimeter. Tesla är en weber per kvadratmeter, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Storleksordningar
04 · Mätinstrument
05 · Skrivregler
06 · Grannenheter
07 · Historisk del
Någon normal för weber i form av ett föremål finns inte. Flöde mäts via spänning och tid, och deras normaler är kvantnormaler. I en josephsonövergång bär varje spänningspuls en area på exakt ett flödeskvantum, h/2e. Sedan 2019 är Plancks konstant och elementarladdningen exakt fastlagda, så även flödeskvantumet är ett exakt tal: 2,067 833 848… fWb.
Av detta följer något enkelt. För en weber behövs ungefär 4,8·10¹⁴ kvanta. Så fungerar spänningsnormalen: tusentals övergångar på ett chip bestrålas med mikrovågor, och var och en släpper igenom flödeskvanta med känd frekvens. Volten fås ur frekvensen, och weber ur volt och sekund.
Storhetskatalog
hela registret →SI-systemets sju grundenheter
En droppe syra ändrar saftens färg, salt färgar lågan, vatten fryser av en knackning. Under dem alla Simetriums blad, efter ämnesområde och i bokstavsordning.
Öppna registret →