வெபர்
SI வழி அலகு · அளவு: காந்தப் பாயம்
01 · வரையறை
ஒரு வெபர் என்பது ஒரு வினாடியில் மறையும்போது ஒரு சுற்றில் ஒரு வோல்ட்டைத் தூண்டும் பாயம். மாற்றத்தின் வழியே தரப்பட்ட வரையறை தற்செயலானது அல்ல: காந்தப் பாயம் தானாக எதையும் உருவாக்குவதில்லை, வேலை செய்வது அதன் மாற்றம் மட்டுமே. இதன் மேலேயே முழு மின்சக்தித் துறையும் நிற்கிறது — மின்னாக்கி, மின்மாற்றி, தூண்டல் அடுப்பு. பாயம் என்பது தூண்டலைப் பரப்பால் பெருக்கியது: சதுர மீட்டருக்கு ஒரு டெஸ்லா என்பதே ஒரு வெபர்.
இங்கிருந்தே வெபருக்கும் டெஸ்லாவுக்கும் இடையிலான வேறுபாடு வருகிறது — அதிகம் குழப்பப்படுவதும் இதுவே. டெஸ்லா என்பது பாய அடர்த்தி, சதுர மீட்டருக்கான பாயம்; வெபர் என்பது முழுச் சுற்றுவழி வழியேயான மொத்தப் பாயம். வலிமையான நியோடிமியம் காந்தம் தன் மேற்பரப்பில் ஒரு டெஸ்லாவுக்கு மேல் தருகிறது, ஆனால் அதன் சிறு குறுக்குவெட்டின் வழியேயான பாயம் வெபரின் நூறில் சில பங்குகளே. முழு ஒரு வெபரைச் சேர்க்க பெரிய பரப்போ வலிமையான புலமோ வேண்டும்: ஒரு சதுர மீட்டர் வளையம் பூமியின் புலத்தில் ஐம்பது மைக்ரோவெபரைத்தான் பிடிக்கிறது.
ஒரே சீரான புலத்தில் உள்ள இரு வளையங்கள் டெஸ்லாவில் ஒரே தூண்டலைக் காண்கின்றன, ஆனால் வெபரில் வெவ்வேறு பாயத்தை: பாயம் பரப்புக்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கிறது. இங்கிருந்தே மின்னாக்கி வடிவமைப்பு விதியும் வருகிறது: மின்னியக்கு விசையை உயர்த்த வேண்டுமானால் புலத்தை வலுப்படுத்தலாம், வளையத்தை அகலமாக்கலாம், சுற்றுகளைக் கூட்டலாம், அல்லது வேகமாகச் சுழற்றலாம். முதலாவதை இரு டெஸ்லா அளவில் இரும்பின் நிறைவு தடுக்கிறது; இரண்டாவதையும் மூன்றாவதையும் சுருளின் அளவும் மின்தடையும். எனவே தொழிற்சாலை இயந்திரங்கள் நான்காவதில் மோதி, உயர் சுழற்சியில் இயங்குகின்றன.
02 · மாற்றம்
ஒரு பாயத்தை இடுங்கள் — ஏடு அதை அலகுகளாகப் பிரிக்கும்
மாக்ஸ்வெல் CGS முறையில் பாயத்தின் அலகு, வெபரைவிடப் பத்து கோடி மடங்கு சிறியது. மின் இயந்திரங்கள் பற்றிய பழைய நூல்களில் எல்லாக் கணக்குகளும் மாக்ஸ்வெல்லிலும் காஸிலுமே செல்கின்றன; வெபருக்கும் டெஸ்லாவுக்கும் மாறியது 1960களில்தான். பொறியாளர்கள் வரைபடத்தில் விசைக்கோடுகளை உண்மையிலேயே எண்ணினார்கள்: ஒரு கோடு, ஒரு மாக்ஸ்வெல். «கோடுகளின் பாயம்» என்ற சொல்வழக்கும் அங்கிருந்தே.
மின்மாற்றியில் பாயமே அளவைத் தீர்மானிக்கிறது: அகணி தாங்க வேண்டிய வோல்ட்-வினாடிகள் எத்தனை அதிகமோ, அதன் குறுக்குவெட்டும் அத்தனை பெரிது. இங்கிருந்தே ஒவ்வொரு வடிவமைப்பாளருக்கும் தெரிந்த விதி வருகிறது: ஐம்பது ஹெர்ட்ஸ் மின்வழங்கல் மின்மாற்றி, அதே திறன் கொண்ட நூறு ஹெர்ட்ஸ் மின்மாற்றியைவிட இரு மடங்கு பெரிது; நூறு கிலோஹெர்ட்ஸ் சுவிட்சிங் மின்வழங்கி நகத்தளவு ஃபெரைட் வளையத்தில் சமாளித்துவிடும். குறுக்குவெட்டைக் குறைக்க அதிர்வெண்ணை உயர்த்துவதே ஒரே வழி — இல்லையேல் இரும்பு நிறைவுக்குச் சென்று, பாயம் மின்னோட்டத்துடன் வளர்வதை நிறுத்தி, சுருள் எரிந்துவிடும்.
| அலகு | பெயர் | மதிப்பு | எங்கு காணப்படுகிறது |
|---|---|---|---|
| Wb | வெபர், SI அலகு | 1 | இந்த ஏட்டின் தொடக்க அலகு |
| mWb | மில்லிவெபர் | 1000 | காந்தக் கணக்குகளின் வேலை முன்னொட்டு |
| µWb | மைக்ரோவெபர் | 1000000 | அதற்குக் கீழே SQUID களின் நாடு தொடங்குகிறது |
| nWb | நானோவெபர் | 10⁹ | இங்கே வெபர்மானி இன்னும் உறுதியாக வேலை செய்கிறது |
| V·s | வோல்ட்-வினாடி | 1 | அதே கருத்து வேறு சொற்களில்: வெபர் என்பதே வோல்ட்-வினாடி |
| T·m² | m² க்கு டெஸ்லா | 1 | எழுத்துமுறை சரி, ஆனால் 1960 முதல் அளவுக்குச் சொந்தப் பெயர் உண்டு |
| Φ₀ | பாயக் குவாண்டம் | 4.836·10¹⁴ | h/2e — 2019 வரையறையின்படி துல்லியமான மதிப்பு |
| Mx | மாக்ஸ்வெல், CGS | 10⁸ | ஒரு வெபரில் சரியாகப் பத்து கோடி |
| kMx | கிலோமாக்ஸ்வெல் | 100000 | இயந்திரக் கணக்குகளுக்கு வசதியான மடங்கு |
| G·cm² | cm² க்கு காஸ் | 10⁸ | மாக்ஸ்வெல்லைப் போலவே: ஒரு சதுர சென்டிமீட்டரில் ஒரு கோடு |
| line | விசைக்கோடு | 10⁸ | பொறியாளர்கள் வரைபடத்தின் கோடுகளை ஒவ்வொன்றாக எண்ணினார்கள் |
| Wb | வெபர் | 1 | இந்த ஏட்டின் தொடக்க அலகு |
வெபர் காந்த மூவரின் மையம்: பரப்பால் வகுத்தால் டெஸ்லா கிடைக்கும், மின்னோட்டத்தால் ஹென்றி, நேரத்தால் வோல்ட்
03 · அளவின் படிநிலைகள்
பாயக் குவாண்டத்திலிருந்து முடுக்கியின் காந்தம் வரைஒரு வெபர்: பெரிய இயந்திரம், அல்லது பெரிய பரப்பு கொண்ட வலிமையான காந்தம்
04 · அளவைக் கருவிகள்
காந்தப் பாயத்தை எதனால் அளக்கிறார்கள்
பெரிய நிலைமத் திருப்புத்திறன் கொண்ட சுழல் சட்டகம்: துடிப்பின் நேரத்தில் அது திரும்ப நேரமில்லை, எனவே முதல் அசைவு கடந்து சென்ற முழு மின்னூட்டத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் இருக்கிறது; அந்த மின்னூட்டமோ பாயத்தின் மாற்றத்திற்கு. இது காந்த ஆய்வகங்களின் செவ்வியல் கருவி; மின்னணுத் தொகையிகள் இதை விரட்டியது எழுபதுகளை நோக்கித்தான்.
மின்னணுத் தொகையி: அளவீட்டுச் சுருளின் மின்னழுத்தத்தை நேரத்தோடு கூட்டி உடனே வோல்ட்-வினாடிகளைத் தருகிறது. அதன் தலையாய தொல்லை சுழிய நகர்வு: தொகையி பெருக்கியின் சொந்த இடப்பெயர்வையும் சேர்த்துக் குவிக்கிறது, எனவே அளவீடு சுழியமாக்கலுடன் தொடங்கி சில வினாடிகளுக்குள் முடிகிறது.
பரப்பு அறியப்பட்ட சுற்றுகளைப் புலத்தில் வைத்து ஒரே இழுப்பில் வெளியே இழுக்கிறார்கள், அல்லது நூற்றெண்பது பாகை திருப்புகிறார்கள். தொகையிடப்பட்ட மின்னழுத்தத் துடிப்பு அவற்றின் வழியே சென்ற முழுப் பாயத்தையும் தருகிறது — அலகின் வரையறையிலிருந்தே வெபரை அளக்கும் மிக நேரடியான வழி.
இரு ஜோசப்சன் சந்திகள் கொண்ட மீக்கடத்தும் வளையம்: அதன் வழியேயான பாயம் இரு ஃபெம்டோவெபரும் சிறிதுமான பங்குகளாக மட்டுமே மாற முடியும், கருவி அந்தப் பங்குகளையே எண்ணுகிறது. இருப்பதிலேயே மிக உணர்திறன் மிக்க காந்தமானி — வேலை செய்யும் மூளையின் காந்தப் புலத்தைப் பிடிக்கிறது.
05 · எழுத்து விதிகள்
Wb — இரண்டு எழுத்துகள், இரண்டாவது சிறியது
குறியீடு ஒரே துண்டாக எழுதப்படுகிறது, முன்னொட்டு அதன் முழுமைக்கும் முன் நிற்கிறது: mWb, µWb. அருகில் தனித்து நிற்கும் பெரிய W என்பது வாட், முற்றிலும் வேறு அளவு. பாயத்தைக் கிரேக்க எழுத்து Φ ஆலும், அதன் மாற்றத்தை dΦ ஆலும் குறிக்கிறார்கள்; தூண்டல் வாய்பாடுகளில் கழித்தல் குறி கட்டாயம், அது லென்ஸ் விதியைச் சொல்கிறது.
பிணைப்புப் பாயம் — பாயத்தைச் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கையால் பெருக்கியது — அதே வெபரிலேயே அளக்கப்படுகிறது, ஆனால் Ψ எனக் குறிக்கப்படுகிறது. சுருள் கணக்குகளில் Φ ஐயும் Ψ ஐயும் குழப்பக்கூடாது: வேறுபாடு நூறு மடங்குகளை எட்டும். ரஷ்யக் குறியீடு Вб. «சதுர மீட்டருக்கு வெபர்» என்ற எழுத்துமுறை தொழில்நுட்ப ரீதியாகச் சரி, டெஸ்லாவுக்குச் சமம்; ஆனால் அதைப் பயன்படுத்தக் கூடாது: 1960 முதல் இந்த அளவுக்குச் சொந்தப் பெயர் உண்டு.
06 · அண்டை அலகுகள்
வெபர் காந்தத்தை மின்சாரத்துடன் பிணைக்கிறது: பரப்பால் வகுத்தால் டெஸ்லா, மின்னோட்டத்தால் வகுத்தால் ஹென்றி, நேரத்தைப் பொறுத்து வகைக்கெழு கண்டால் வோல்ட்.
சதுர மீட்டருக்கு வெபர்
காந்தப் பாயம்
ஆம்பியருக்கு வெபர்
Simetrium ஏடுகளில் வெபருக்கு அடுத்தபடியாக நிற்பவை டெஸ்லா அதே பாயத்தின் அடர்த்தியாக, ஹென்றி மின்தூண்டலின் வரையறையிலிருந்து, வோல்ட் s ஒரு வினாடி, அவ்விரண்டின் பெருக்கமே இது, மேலும் மாக்ஸ்வெல் மற்றும் காஸ் — CGS முறையில் அவற்றின் முன்னோடிகள்.
07 · வரலாற்றுப் பகுதி
வெபருக்கு முன் பாயத்தை எதில் அளந்தார்கள்
ஃபாரடே ஒரு இரும்பு வளையத்தில் இரு சுருள்களைச் சுற்றி, மின்னோட்டமானியின் முள் மின்னோட்டத்தை இணைக்கும், துண்டிக்கும் தருணங்களில் மட்டுமே துள்ளுவதைக் கவனித்தார். மாறாத புலம் எதையும் தருவதில்லை — வேலை செய்வது அதன் மாற்றம் மட்டுமே.
வெபர் காஸுடன் சேர்ந்து முதல் மின்காந்தத் தந்தியை உருவாக்கினார்; மின்னியல் அளவீடுகளை இயக்கவியல் அளவீடுகளுக்குக் கொண்டுவந்த முதல் மனிதரும் அவரே. காந்தப் பாயத்தின் அலகு அவரது பெயரைத் தாங்குகிறது.
சர்வதேச மின்தொழில்நுட்பக் குழு பாயத்தின் நடைமுறை அலகுக்கு வெபர் எனப் பெயரிட்டது; அது மாக்ஸ்வெல்லின் பத்தின் அடுக்கு மடங்கு. பொது மாநாடு அதை வோல்ட், ஆம்பியர் மற்றும் ஏனைய மின்னியல் அலகுகளுடன் சேர்த்து முறைக்குள் கொண்டுவந்தது.
ஸ்டான்ஃபோர்டில் டீவரும் ஃபேர்பாங்கும், அதே நேரத்தில் மியூனிக்கில் டோலும் நேபவரும் மீக்கடத்தும் உருளையில் பாயத்தை அளந்து, அது ஒரு அடிப்படைப் பங்கின் மடங்கு என்று கண்டனர். பகுதியில் உள்ள இரண்டு, மின்னூட்டத்தை எலக்ட்ரான் இணைகள் சுமக்கின்றன என்பதை உறுதி செய்தது.
பாயத்தை விரும்பிய பங்குகளாக ஊற்ற முடியாது — இயற்கை அதைப் பங்கு பங்காக அளக்கிறது
காந்தப் பாயம் நேரடி அளவீட்டுக்குப் பணிவதில்லை: எந்தக் கருவியும் பாயத்திற்கு அல்ல, அதன் மாற்றத்திற்கே பதிலளிக்கிறது. அதனால் பாயத்தைச் சுருளை இழுத்து உடனே துண்டிக்கிறார்கள், அல்லது சுருளைப் புரட்டுகிறார்கள், அல்லது சுருளில் ஓடும் மின்னோட்டத்தை அணைக்கிறார்கள்; பிறகு பிறந்த மின்னழுத்தத் துடிப்பைத் தொகையிடுகிறார்கள். இத்தகைய அளவீட்டின் தனித் துல்லியத்தைத் தொகையியின் நகர்வும் சுற்றுகளின் பரப்பு பற்றிய அறிவும் வரம்பிடுகின்றன; அது ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கைவிட நன்றாக இருப்பது அரிது. பாயத்தின் குவாண்டமாதல் இந்தச் சித்திரத்தை மாற்றியது: மீக்கடத்தும் வளையத்தில் பாயம் Φ₀ = h/2e இன் மடங்குகளான மதிப்புகளை மட்டுமே எடுக்க முடியும்; இந்தப் பங்கு துல்லியமாக அறியப்பட்டது, ஏனெனில் பிளாங்க் மாறிலியும் எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டமும் 2019 முதல் எண்களால் நிர்ணயிக்கப்பட்டுள்ளன. இத்தகைய பங்குகளை எண்ணும் SQUID, குவாண்டத்தின் பத்து லட்சத்தில் ஒரு பங்கு பாய மாற்றத்தையும் பிரித்தறிகிறது — மார்புக் கூட்டின் வழியே இதயத்தின் காந்தப் புலத்தையும், மண்டை ஓட்டின் வழியே மூளையின் புலத்தையும் பதிவு செய்ய இயலும் உணர்திறன். ஆனால் குவாண்டமே மறையும் அளவு சிறியது: ஒரு வெபரைச் சேர்க்க அவற்றில் ஏறத்தாழ ஐந்நூறு லட்சம் கோடி வேண்டும்.
பட்டியல் · அளவை அலகுகள்
ஒவ்வோர் அளவைக்கும் ஓர் ஏடு
SI-இன் ஏழு அடிப்படை அலகுகள், சொந்தப் பெயர் கொண்ட இருபத்திரண்டு வழி அலகுகள், மேலும் தொழில்நுட்பமும் அன்றாட வாழ்வும் இல்லாமல் நடக்காத முறைக்கு வெளியிலான அலகுகள். ஒவ்வொன்றுக்கும் தனி ஏடு: வரையறை, மாற்றம், கருவிகள், எழுத்து விதிகள். 36 மொழிகளில்.
சொந்தப் பெயர் கொண்ட SI வழி அலகுகள்
வெபரின் ஏடு திறந்துள்ளதுSI அடிப்படை அலகுகள்
செங்கல் நிறத்தில் — வெபரை உருவாக்கும் நான்கு அலகுகள்பிற முறைகளில் காந்தப் பாயம்
ஏட்டின் மொழி
36 மொழிகள். Wb என்ற குறியீடு பன்னாட்டுத் தன்மையுடையது, ஆனால் மாக்ஸ்வெல்லில் அளக்கும் பழக்கம் சமமாக நிலைக்கவில்லை: காந்தப் பொருள்கள் குறித்த ரஷ்ய, ஜப்பானிய நூல்களில் CGS அலகுகள் இன்றளவும் காணக்கிடைக்கின்றன.