เฮนรี
หน่วยอนุพัทธ์ของ SI · ปริมาณ: ความเหนี่ยวนำ
01 · นิยาม
เฮนรีคือความเหนี่ยวนำของวงจรที่กระแสซึ่งเปลี่ยนด้วยอัตราหนึ่งแอมแปร์ต่อวินาที เหนี่ยวนำแรงดันขึ้นหนึ่งโวลต์ นิยามที่เท่าเทียมกัน: ความเหนี่ยวนำที่กระแสหนึ่งแอมแปร์สร้างฟลักซ์คล้องหนึ่งเวเบอร์
ความเหนี่ยวนำคือความเฉื่อยของกระแส เช่นเดียวกับที่มวลต้านการเปลี่ยนความเร็ว ความเหนี่ยวนำก็ต้านการเปลี่ยนของกระแส: จะเร่งให้วิ่งในทันทีก็ไม่ได้ จะหยุดก็ไม่ได้ ประกายไฟในสวิตช์มาจากตรงนี้ — ในวินาทีที่ตัดวงจร กระแสยังพยายามไหลต่อผ่านอากาศอีกชั่วขณะ
ลองตัดวงจรที่มีขดลวดดู — กระแสจะพยายามไหลต่อผ่านอากาศ: ที่หน้าสัมผัสจะกระโดดเป็นอาร์ก ด้วยเหตุนี้ข้าง ๆ รีเลย์ทุกตัวและมอเตอร์ทุกตัวจึงมีไดโอดฟรีวีลนั่งอยู่: มันปล่อยให้กระแสวนกลับเข้าหาตัวเองและดับลงโดยไม่มีประกายไฟ
เพิ่มจำนวนรอบเป็นสองเท่า จะได้ความเหนี่ยวนำสี่เท่า: รอบทั้งหลายทั้งสร้างฟลักซ์และคล้องกับฟลักซ์นั้นไปพร้อมกัน แกนเฟอร์ไรต์หรือเหล็กกล้าเติมให้อีกเป็นพันเท่า แต่เพียงจนถึงจุดอิ่มตัวเท่านั้น — เลยจากนั้นความเหนี่ยวนำก็ตกกลับไปสู่ค่าของขดลวดเปล่า
02 · การแปลงหน่วย
ใส่ค่าความเหนี่ยวนำ — แผ่นข้อมูลจะแยกออกเป็นหน่วยให้
ชิ้นส่วนจริงอยู่กันในไมโครและมิลลิเฮนรี ในระบบ CGSM ความเหนี่ยวนำมีมิติของความยาวเช่นเดียวกับความจุใน CGSE: แอบเฮนรีถูกเรียกสั้น ๆ ว่าเซนติเมตร นิสัยเก่าของวิศวกรที่พูดถึงขดลวดเป็นเซนติเมตรมาจากตรงนี้ — ไม่ได้พูดถึงขนาดของมัน แต่พูดถึงความเหนี่ยวนำ
เมื่อจับคู่กับตัวเก็บประจุ ความเหนี่ยวนำเป็นตัวกำหนดความถี่ของวงจรกำทอน — วงจรเดียวกันนั้นเองที่จูนวิทยุเข้าสถานีมาตลอดหนึ่งศตวรรษ สิ่งที่หมุนคือตัวเก็บประจุ: ความจุแบบปรับได้นั้นสร้างง่ายกว่าความเหนี่ยวนำแบบปรับได้
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| H | เฮนรี, หน่วย SI | 1 | เฮนรี, หน่วย SI |
| mH | มิลลิเฮนรี | 1000 | มิลลิเฮนรี |
| µH | ไมโครเฮนรี | 1000000 | ไมโครเฮนรี |
| nH | นาโนเฮนรี | 1000000000 | นาโนเฮนรี |
| pH | พิโกเฮนรี | 1000000000000 | พิโกเฮนรี |
| Wb/A | เวเบอร์ต่อแอมแปร์ — สิ่งเดียวกันเป๊ะ | 1 | เวเบอร์ต่อแอมแปร์ — สิ่งเดียวกันเป๊ะ |
| V·s/A | โวลต์-วินาทีต่อแอมแปร์ | 1 | โวลต์-วินาทีต่อแอมแปร์ |
| Ω·s | โอห์ม-วินาที: สัญกรณ์ที่ใช้ทำงานก่อนจะตั้งชื่อ | 1 | โอห์ม-วินาที: สัญกรณ์ที่ใช้ทำงานก่อนจะตั้งชื่อ |
| abH | แอบเฮนรี, CGSM: เรียกอีกอย่างว่าเซนติเมตรของความเหนี่ยวนำ | 1000000000 | แอบเฮนรี, CGSM: เรียกอีกอย่างว่าเซนติเมตรของความเหนี่ยวนำ |
| stH | สแตตเฮนรี, CGSE | 0 | สแตตเฮนรี, CGSE |
บรรทัดที่สองคือนิยามผ่านเวเบอร์: หนึ่งเฮนรีคือหนึ่งเวเบอร์ต่อแอมแปร์ บรรทัดที่สามคือพลังงานที่สะสมอยู่ในสนามของขดลวด
03 · อันดับของขนาด
จากลายบนแผ่นวงจรถึงคลังพลังงานมิลลิเฮนรี: ขดลวดรีเลย์ หม้อแปลงคับปลิ้ง
04 · เครื่องมือวัด
วัดความเหนี่ยวนำด้วยอะไร
มันป้อนคลื่นไซน์เข้าไป แล้วแยกส่วนรีแอกทีฟของอิมพีแดนซ์ออกจากส่วนแอกทีฟด้วยมุมต่างเฟส ผลลัพธ์ขึ้นกับความถี่และกระแสไบแอส: ขดลวดที่มีเฟอร์ไรต์วัดได้ไม่เท่ากันที่หนึ่งกิโลเฮิรตซ์กับที่หนึ่งเมกะเฮิรตซ์ จึงต้องระบุเงื่อนไขการวัดควบคู่ไปกับค่า
มันทำให้ความเหนี่ยวนำที่ไม่รู้ค่าสมดุลกับตัวเก็บประจุมาตรฐานและตัวต้านทาน: ขดลวดไม่ได้ถูกเทียบกับขดลวดอีกตัว แต่เทียบกับความจุ ซึ่งทำให้แม่นยำได้ง่ายกว่า วิธีคลาสสิกของห้องทดลอง ความไม่แน่นอนอยู่ในระดับเศษหนึ่งส่วนร้อยของเปอร์เซ็นต์
ต่อขดลวดเข้ากับตัวเก็บประจุที่รู้ค่า แล้วหาความถี่ที่วงจรกังวาน ความเหนี่ยวนำได้จากสูตรของทอมสัน — วิธีที่เข้าถึงง่ายที่สุด ต้องการเพียงเครื่องกำเนิดสัญญาณกับออสซิลโลสโคป และสำหรับนาโนเฮนรีก็เป็นวิธีเดียวที่ใช้ได้จริง
ขดลวดชั้นเดียวบนทรงกระบอกควอตซ์หลอม วัดขนาดละเอียดถึงไมโครเมตร: ความเหนี่ยวนำของมันคำนวณจากรูปทรงและค่าคงตัวแม่เหล็ก โดยไม่ต้องวัดเลย ก่อนย้ายไปใช้มาตรฐานเชิงควอนตัม หน่วยนี้ถูกกำหนดไว้อย่างนี้เอง
05 · กฎการเขียน
H ตัวใหญ่ — ไม่ใช่ «เฮนรีทั้งหลาย»
H ตัวใหญ่หมายถึงหน่วย ส่วน h ตัวเล็กคือชั่วโมงซึ่งอยู่นอก SI ชื่อนี้เขียนด้วยตัวเล็กในเนื้อความแม้จะมาจากนามสกุล H ที่อยู่ข้าง L ตัวเอนในสูตรเดียวกันไม่มีทางสับสน: ปริมาณเรียงเอียง หน่วยเรียงตรง
สัญลักษณ์ของปริมาณคือ L ตัวเอน ของหน่วยคือ H ตัวตรง สัญลักษณ์ภาษารัสเซียคือ Гн ตัว H ใหญ่ในสูตรถูกความเข้มสนามแม่เหล็กจับจองไว้แล้ว ในบรรทัดเดียวกันจึงแยกกันด้วยแบบอักษร: ปริมาณเอียง หน่วยตั้งตรง
06 · หน่วยข้างเคียง
เฮนรีคือด้านกลับของฟารัด: ปริมาณหนึ่งต้านการเปลี่ยนของกระแส อีกปริมาณต้านการเปลี่ยนของแรงดัน อยู่ด้วยกันมันกำหนดความถี่ของวงจร แยกกันมันช่วยกรองระลอก — ขดลวดอยู่บนทางเดินของกระแส ตัวเก็บประจุอยู่ขวางทาง
ความเหนี่ยวนำร่วมของขดลวดสองชุดเขียนแทนด้วย M และวัดเป็นเฮนรีเดียวกัน ในหม้อแปลงมันน้อยกว่าผลคูณของความเหนี่ยวนำตัวเอง: ส่วนต่างนั้นคือฟลักซ์ส่วนที่เล็ดลอดพ้นขดลวดที่สองไปนั่นเอง
ฟลักซ์ต่อหนึ่งแอมแปร์
ความเหนี่ยวนำ
ปริมาณคู่แฝดของวงจร
ใน แผ่นข้อมูลของ Simetrium สิ่งที่อยู่ติดกับเฮนรี เวเบอร์ และ แอมแปร์ จากนิยาม ฟารัด ในฐานะปริมาณคู่ของวงจร โอห์ม จากค่าคงตัวเวลา และ เฮิรตซ์ ซึ่งใช้บอกความถี่ของการกำทอน
เฮนรีปิดท้ายตระกูลแม่เหล็ก: เวเบอร์หารด้วยแอมแปร์ คู่กับโอห์มให้วินาที คู่กับฟารัดให้ความถี่กำทอน ความเหนี่ยวนำกับความจุเป็นเงาสะท้อนกัน: อย่างหนึ่งต้านการเปลี่ยนของกระแส อีกอย่างต้านการเปลี่ยนของแรงดัน
07 · ภาคประวัติ
การค้นพบที่ตีพิมพ์เป็นลำดับที่สอง
โจเซฟ เฮนรีพันส่วนโค้งเหล็กด้วยลวดหุ้มฉนวน — ฉนวนนั้นเขาทำจากริบบิ้นไหมที่ซื้อมาจากชุดของภรรยา — แล้วได้แม่เหล็กที่รับน้ำหนักได้หนึ่งตัน ครูโรงเรียนจากออลบานีผู้นี้ต่อมาได้เป็นเลขาธิการคนแรกของสถาบันสมิธโซเนียน
ในปี 1832 โจเซฟ เฮนรีสังเกตเห็นประกายไฟตอนตัดวงจรที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า และเข้าใจว่าขดลวดเหนี่ยวนำแรงดันขึ้นในตัวมันเอง เขาบันทึกปรากฏการณ์นี้ลงสมุดห้องทดลองก่อนฟาราเดย์ แต่ตีพิมพ์ทีหลัง — สิทธิ์ในการค้นพบการเหนี่ยวนำจึงตกอยู่กับชาวอังกฤษ
การประชุมนานาชาติของช่างไฟฟ้าที่ชิคาโกให้ชื่อเฮนรีแก่หน่วยของความเหนี่ยวนำ — พร้อมกับหน่วยใช้งานอีกหลายหน่วย ตอนนั้นเขาตายไปแล้วสิบห้าปี และชื่อนี้ก็ตกแก่ชายผู้แพ้การแข่งขันเรื่องสิทธิ์ แต่ไม่ได้เสียความนับถือจากเพื่อนร่วมวงการ
ชื่อแรกของหน่วยความเหนี่ยวนำคือควอดแรนต์: สิบล้านเมตร หรือหนึ่งในสี่ของเส้นเมริเดียนโลก มันถูกแทนที่ด้วยเฮนรีในการประชุมเดียวกันกับที่รับโอห์มและโวลต์
การประชุมใหญ่ครั้งที่เก้านำเฮนรีเข้าสู่ระบบหน่วยใช้งานพร้อมกับเวเบอร์และเทสลา «เซนติเมตรของความเหนี่ยวนำ» จากระบบ CGSM ซึ่งเท่ากับหนึ่งนาโนเฮนรี ยังอยู่ในคู่มือต่อไปอีกราวยี่สิบปี
หน่วยที่คำนวณเอา ไม่ใช่วัดเอา
ก่อนปี 2019 เฮนรีถูกทำให้เป็นจริงด้วยการคำนวณ ค่าคงตัวแม่เหล็กถูกกำหนดไว้อย่างแม่นยำ คือสี่พายคูณสิบยกกำลังลบเจ็ดเฮนรีต่อเมตร และความเหนี่ยวนำของขดลวดชั้นเดียวก็ตามมาจากรูปทรงของมันล้วน ๆ ตั้งแต่นิยามใหม่ ค่าคงตัวกลายเป็นสิ่งที่ต้องวัด และมาตรฐานก็ย้ายไปวางอยู่บนปรากฏการณ์ฮอลล์เชิงควอนตัมแทน
ค่าคงตัวแม่เหล็ก µ₀ = 1.256 637·10⁻⁶ H/m คือเฮนรีต่อเมตร: ความเหนี่ยวนำของอวกาศว่างเปล่า ก่อนปี 2019 มันคือจำนวนที่แน่นอน 4π·10⁻⁷ ทุกวันนี้ต้องวัด และหลักท้าย ๆ ก็ยังถูกทำให้ละเอียดขึ้นเรื่อย ๆ
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 36 ภาษา
หน่วยอนุพัทธ์เอสไอที่มีชื่อเฉพาะ
แผ่นข้อมูลของเฮนรีเปิดอยู่หน่วยฐานเอสไอ
สีดินเผาคือสี่หน่วยที่ประกอบกันเป็นเฮนรีความเหนี่ยวนำในสัญกรณ์อื่น
ภาษาของแผ่นข้อมูล
36 ภาษา สัญลักษณ์ H เป็นสากล แต่วิธีเขียนค่าลงในแบบวงจรนั้นต่างกัน: 100µ, 100uH และ 0.1mH หมายถึงสิ่งเดียวกัน และในการแปล แผ่นข้อมูลจะนำทั้งหมดมาสู่รูปแบบเดียว