ٹیسلا
SI مشتق اکائی · مقدار: مقناطیسی بہاؤ کثافت
01 · تعریف
ٹیسلا وہ مقناطیسی بہاؤ کثافت ہے جس پر ایک ویبر کا بہاؤ ایک مربع میٹر کے رقبے سے گزرتا ہے۔ قوت کے ذریعے مساوی تعریف: ایک ٹیسلا کے میدان میں ایک میٹر لمبا ناقل، جس میں ایک ایمپیئر رو ہو، ایک نیوٹن قوت محسوس کرتا ہے۔
اکائی گھریلو پیمانے سے بڑی اور فلکی طبیعی پیمانے سے چھوٹی نکلی۔ زمین کا میدان پچاس مائیکرو ٹیسلا ہے، اسکول کا مقناطیس دسویں حصے دیتا ہے، نیوڈیمیم کی ٹکیہ اپنی سطح پر ایک سے آگے نکل جاتی ہے؛ اس کے آگے تکنیک شروع ہوتی ہے، جہاں اکائیوں اور دہائیوں میں گنا جاتا ہے۔ یہ مقدار جس دائرے میں برتی ہی جاتی ہے وہ تئیس درجوں تک پھیلا ہے: کام کرتے دماغ کے مقناطیسی میدان کے فیمٹو ٹیسلا سے لے کر میگنیٹار کی سطح کے سیکڑوں گیگا ٹیسلا تک، جہاں میدان ایٹموں کے الیکٹرانی خول ٹیڑھے کر دیتا ہے اور خلا خالی ہونا چھوڑ دیتا ہے۔
ایک سو بیس درجے کھسکی تین لپیٹیں، جنہیں اُتنے ہی طوری کھسکاؤ والی رَویں کھلاتی ہیں، ایسا میدان بناتی ہیں جو خلا میں بغیر ایک بھی چلتے پرزے کے گھومتا ہے۔ اماله موٹر کے گھومنے والے کو نہ مبدل چاہیے نہ برش: میدان اُس میں رَویں اماله کرتا ہے اور اُسے اپنے ساتھ کھینچ لے جاتا ہے۔ 1888 کا پیٹنٹ پوری صنعتی متبادل رو برقی تکنیک کی بنیاد بنا، اور آج بھی دنیا کی تقریباً آدھی بجلی ایسی ہی موٹریں کھاتی ہیں۔
02 · تبدیلی
ایک بہاؤ کثافت درج کیجیے — پرچہ اسے اکائیوں میں بانٹ دے گا
گاؤس کسی بھی دوسری CGS اکائی سے زیادہ ضد سے ٹکا ہے: ارضی طبیعیات، مقناطیسی مواد اور پلازما طبیعیات آج بھی اسے برتتے ہیں۔ ایک ٹیسلا ٹھیک دس ہزار گاؤس ہے، عددی سر درست ہے، اس لیے تبدیلی ہمیشہ آسان رہتی ہے۔ گاما ارضی طبیعیات دانوں کی اکائی ہے، نینو ٹیسلا کے برابر: کچ دھات ڈھونڈتے وقت مقناطیسی بے قاعدگیاں اسی میں ناپی جاتی ہیں۔
ٹیسلا بہاؤ کثافت B ناپتا ہے، ایمپیئر فی میٹر شدت H۔ خلا میں وہ مقناطیسی ثابتے سے متناسب ہیں؛ لوہے میں ہزار گنا الگ: فولاد میدان کو تیز کرتا ہے، جبکہ حساب H میں چلتا ہے۔ یہ انحصار خطی نہیں، اس میں تاخیر کا حلقہ ہے، اسی لیے جدول کی «A/m» اور «اورسٹڈ» سطریں صرف خلا اور ہوا کے لیے درست ہیں۔
| اکائی | نام | قدر | کہاں ملتا ہے |
|---|---|---|---|
| T | ٹیسلا، SI اکائی | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
| mT | ملی ٹیسلا | 1000 | گھریلو مقدار: ٹیسلا کے سوویں حصے |
| µT | مائیکرو ٹیسلا | 1000000 | یہاں زمینی مقناطیسیت رہتی ہے |
| nT | نینو ٹیسلا | 10⁹ | وہی گاما، بس SI میں |
| fT | فیمٹو ٹیسلا | 10¹⁵ | ناپے جا سکنے والے کا نچلا کنارہ |
| Wb/m² | فی مربع میٹر ویبر | 1 | وہی بات دوسرے لفظوں میں: ٹیسلا فی مربع میٹر ویبر ہے |
| A/m | شدت H | 795775 | سطر صرف خلا اور ہوا کے لیے درست ہے |
| G | گاؤس، CGS | 10000 | ایک ٹیسلا میں ٹھیک دس ہزار — عددی سر درست ہے |
| kG | کلو گاؤس | 10 | تجربہ گاہ کے میدانوں کے لیے سہولت والا مضاعف |
| γ | گاما | 10⁹ | گاؤس کا ایک لاکھواں حصہ، نینو ٹیسلا جتنا ہی |
| Oe | اورسٹڈ | 10000 | خلا میں گاؤس کے عدد میں برابر — الجھن یہیں سے |
| T | ٹیسلا | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
ٹیسلا بہاؤ کثافت ہے: رقبے سے ضرب دیجیے تو ویبر ملے گا، مقناطیسی ثابتے سے تقسیم کیجیے تو ایمپیئر فی میٹر میں شدت
03 · مقدار کے درجے
تئیس درجے: دماغ سے میگنیٹار تکایک ٹیسلا: طاقتور برقی موٹر کا ہوائی خلا
04 · پیمائشی آلات
مقناطیسی بہاؤ کثافت کس سے ناپتے ہیں
پتلی نیم موصل تختی میں بہتی رو کو میدان موڑ دیتا ہے، اور اُس کی بغلی سطحوں پر بہاؤ کثافت کے تناسب میں وولٹیج ابھر آتی ہے۔ سستا، چھوٹا، صفر سے دسیوں ٹیسلا تک کام کرتا ہے — اسی لیے ہر بغیر برش موٹر میں اور ہر پہیہ رفتار محسوس کنندے میں بیٹھا ہے۔
مغزے کو متبادل رو سے اشباع میں دھکیلا جاتا ہے اور جواب کی عدم تناسب دیکھی جاتی ہے: بیرونی میدان حلقہ کھسکا دیتا ہے، اور ثانوی لپیٹ میں دوسری ہم آہنگ ابھر آتی ہے۔ ارضی طبیعیات اور خلائی جہازوں کا بنیادی آلہ، پیکو ٹیسلا تک حساس۔
پانی کے نمونے کے پروٹون میدان کے سختی سے تناسب میں تعدد سے تقدیم کرتے ہیں: فی ٹیسلا 42.58 میگاہرٹز۔ پیمائش ایک تعدد ناپنے تک سمٹ جاتی ہے، اور تعدد ہی وہ چیز ہے جسے ہم سب سے اچھا ناپ سکتے ہیں — یہیں سے دس لاکھویں حصے کی درستی اور حوالہ طریقے کا کردار آتا ہے۔
فوق موصل تداخل پیما مقناطیسی بہاؤ کے کوانٹم گنتا ہے اور فیمٹو ٹیسلا پہچان لیتا ہے — زمین کے میدان سے ایک ارب گنا کم۔ وہ صرف کرایوسٹیٹ میں اور ڈھالے ہوئے کمرے میں کام کرتا ہے، مگر دماغ کا مقناطیسی میدان لکھ لینے دیتا ہے۔
05 · کام پر ٹیسلا
کون سا میدان کہاں ہے اور اُس میں خطرہ کیا
پچاس مائیکرو ٹیسلا زمین کا میدان ہے؛ اُس کا دس گنا، آدھا ملی ٹیسلا، وہ لکیر ہے جس کے پار دل کی رفتار کے آلے والوں کو ایم آر آئی کمرے میں نہیں جانے دیا جاتا۔ وہ فرش پر کھینچی جاتی ہے۔
آلے کی معمول کی طاقت۔ اس میدان میں فولادی چیز ہاتھ سے تھامی نہیں جاتی: کھنچاؤ اُس سے تیز بڑھتا ہے جتنی دیر میں آدمی انگلیاں کھول پائے۔
پانی کی مخالف مقناطیسیت کمزور ہے، مگر ایسے میدان میں وہ باہر دھکیلا جاتا ہے — اتنا کہ ایک قطرہ، ایک ٹڈا اور ایک مینڈک ہوا میں لٹکے رہیں۔
اس سے اوپر مقناطیسی دباؤ لپیٹ کو اندر سے پھاڑ دیتا ہے۔ آگے صرف نبضی تنصیبات بچتی ہیں، جو مائیکرو سیکنڈ جیتی ہیں۔
آلے کا میدان لوہ مقناطیسی چیز کو اُس قوت سے کھینچتا ہے جو قریب آنے پر بڑھتی جاتی ہے، اسی لیے اسے تھامنا ناممکن ہے: آخری میٹر سلنڈر کار کی رفتار سے طے کرتا ہے۔ 2001 میں نیو یارک میں ایسے ہی سلنڈر نے آلے میں لیٹے چھ سال کے بچے کی جان لے لی۔ مقناطیس فوراً بند نہیں ہوتا — فوق موصل لپیٹ کو مائع ہیلیم بھاپ بنا کر بجھانا پڑتا ہے، اور بحالی میں کئی دن لگتے ہیں۔
پانی کمزور مخالف مقناطیسی ہے اور تیز، غیر یکساں میدان میں باہر کی طرف دھکیلا جاتا ہے۔ ہالینڈ کی ایک تجربہ گاہ میں 1997 میں سولہ ٹیسلا کے میدان میں پانی کے قطرے، ایک ٹڈا اور ایک مینڈک تیرا دیے گئے — مینڈک کو، جہاں تک دکھتا ہے، کوئی نقصان نہیں پہنچا۔ اس تجربے نے آندرے گائم کو 2000 کا اِگ نوبل دلایا، اور دس سال بعد اسی محقق کو گرافین پر نوبل ملا۔
06 · لکھنے کے اصول
T بڑا — چھوٹا t ٹن ہے
T بڑا — چھوٹا t ٹن ہے، اور نام رواں متن میں چھوٹے حرف سے لکھا جاتا ہے: ٹیسلا۔ جمع میں تبدیلی نہیں: پانچ ٹیسلا، اور خاندانی نام سے آنے کے باوجود نام بڑا حرف نہیں لیتا۔ پاس کھڑا چھوٹا t ٹن ہے، بالکل دوسری مقدار۔
مقدار کا نشان ترچھا B ہے، اکائی کا سیدھا T؛ روسی نشان Тл ہے۔ گاؤس SI میں نہیں: معیارات ایک ہی دستاویز میں دو اکائیاں ساتھ ساتھ برتنے سے صاف منع کرتے ہیں۔ سابقہ مائیکرو کو یونانی میو چاہیے: µT، uT نہیں۔ طب میں آلے کے میدان کی طاقت عموماً بغیر کسی اکائی کے کہی جاتی ہے — «ڈیڑھ»، «تین» — مگر دستاویز میں پوری لکھی جاتی ہے۔
07 · ہمسایہ اکائیاں
ٹیسلا بہاؤ کثافت ہے؛ رقبے سے ضرب دینے پر ویبر دیتا ہے اور مقناطیسی ثابتے سے تقسیم کرنے پر ایمپیئر فی میٹر میں شدت۔ گاؤس CGS نظام میں وہی مقدار ہے۔
Simetrium کے پرچوں میں سے ٹیسلا کے پڑوس میں ہیں ویبر اُسی نوعیت کے بہاؤ کے طور پر، گاؤس اور اورسٹڈ CGS نظام سے، ہنری s ایمپیئر لپیٹوں کے حساب سے، اور ہرٹز، جس میں گونج کی تعدد بیان ہوتی ہے۔
08 · تاریخی حصہ
ٹیسلا سے پہلے میدان کس میں ناپا جاتا تھا
نکولا ٹیسلا نے دکھایا کہ طور میں کھسکی تین رَویں ایسا میدان بناتی ہیں جو بغیر کسی چلتے پرزے کے گھومتا ہے۔ اماله موٹر مبدل اور برشوں کے بغیر چل گئی اور راست رو کو صنعت سے باہر کر دیا۔
ایڈیسن راست رو کا حامی تھا اور اُس کا خطرہ ثابت کرنے کو جانوروں کو سرِعام متبادل رو سے مارنے سے بھی نہ ہچکچایا۔ جھگڑے کو 1895 کے نیاگرا بجلی گھر نے چکا دیا: توانائی کو دور تک پہنچانا صرف متبادل رو جانتی تھی۔
سطح سمندر سے دو کلومیٹر بلند ایک تجربہ گاہ میں ٹیسلا دسیوں میٹر لمبی مصنوعی بجلیاں کھینچتا اور بغیر تار کے لیمپ روشن کرتا تھا۔ اُس کے نام والا گونجی ٹرانسفارمر تکنیک میں بھی داخل ہوا اور اُتنا ہی لوک کہانیوں میں بھی۔
گیارہویں عام کانفرنس نے — اُسی نے، جس نے «بین الاقوامی اکائی نظام» نام کو منظوری دی — بہاؤ کثافت کو ٹیسلا کا نام دیا۔ تب موجد کو مرے سترہ برس ہو چکے تھے، اور مرا وہ نیو یارک کے ایک ہوٹل میں، قرض میں ڈوبا ہوا۔
پینتالیس اعشاریہ پانچ ٹیسلا وہ حد ہے جو مضبوط مقناطیسی میدانوں کی قومی تجربہ گاہ میں چھوئی گئی: مزاحمتی مقناطیس کے اندر ایک فوق موصل جوڑ۔ نبضی تنصیبات ہزار ٹیسلا تک دیتی ہیں، مگر اسی دوران اپنی ہی لپیٹ مائیکرو سیکنڈوں میں تباہ کر دیتی ہیں۔
سب سے تیز مقناطیسی میدان والے نیوٹران ستاروں میں بہاؤ کثافت سیکڑوں گیگا ٹیسلا تک پہنچتی ہے۔ ہزار کلومیٹر دور سے بھی ایسا میدان کسی بھی بینک کارڈ کو مٹا دے گا، اور قریب سے ایٹموں کے الیکٹرانی خول سگار سا کھینچ دیتا ہے۔
وہ میدان جو اپنی ہی لپیٹ پھاڑ دیتا ہے
مقناطیسی میدان کی بالائی حد برقی تکنیک نہیں، مادوں کی مضبوطی طے کرتی ہے۔ مقناطیسی دباؤ بہاؤ کثافت کے مربع سے بڑھتا ہے: ایک ٹیسلا پر چار فضائی دباؤ، دس پر چار سو، پچاس پر پہلے ہی دس ہزار — جو تانبے کی مضبوطی سے آگے نکل جاتا ہے۔ اسی لیے پینتالیس ٹیسلا سے تیز مستقل مقناطیس ہو ہی نہیں سکتے: لپیٹ اندر سے پھٹ جائے گی۔ نبضی تنصیبات اس ممانعت کو وقت سے پار کرتی ہیں — ہزار ٹیسلا کا میدان مائیکرو سیکنڈ جیتا ہے، اتنا کم کہ تباہی پنپ نہ سکے، اور پھر بھی ہر داغنے کے بعد کنڈلی بدلنی پڑتی ہے۔ خود ٹیسلا کو سب سے درست تعدد کے ذریعے ناپا جاتا ہے: پروٹون میدان میں فی ٹیسلا 42.577 میگاہرٹز سے تقدیم کرتا ہے، اور بہاؤ کثافت کے قومی معیار دراصل پانی کی ایک شیشی والے تعدد شمار کنندہ ہیں۔ پروٹون کا گھومنے والا مقناطیسی تناسب خود گیارہ ہندسوں تک معلوم ہے، اس لیے میدان کی پیمائش کی عدم یقینی طبیعیات نہیں، مقناطیس کی یکسانی طے کرتی ہے۔
فہرست · پیمائش کی اکائیاں
ہر مقدار کے لیے ایک پرچہ
SI کی سات بنیادی اکائیاں، اپنے ناموں والی بائیس مشتق اکائیاں، اور نظام سے باہر کی وہ اکائیاں جن کے بغیر نہ صنعت چلتی ہے نہ روزمرہ زندگی۔ ہر ایک کا اپنا ورق: تعریف، تبدیلی، آلات، لکھنے کے اصول۔ 36 زبانوں میں۔
اپنے نام والی SI مشتق اکائیاں
ٹیسلا کا پرچہ کھلا ہےSI کی بنیادی اکائیاں
اینٹ رنگ میں — وہ تین اکائیاں جن سے ٹیسلا بنتا ہےدوسرے نظاموں میں مقناطیسی بہاؤ کثافت
پرچے کی زبان
36 زبانیں۔ نشان T بین الاقوامی ہے، مگر گاؤس میں ناپنے کی عادت غیر مساوی طور پر ٹکی ہے: مقناطیسی مادوں پر روسی، جاپانی اور چینی ادب میں CGS اکائیاں آج بھی ملتی ہیں۔