ویبر
SI مشتق اکائی · مقدار: مقناطیسی بہاؤ
01 · تعریف
ایک ویبر وہ بہاؤ ہے جس کے ایک سیکنڈ میں معدوم ہونے پر ایک لپیٹ میں ایک وولٹ امالہ ہوتا ہے۔ تبدیلی کے ذریعے دی گئی تعریف اتفاق نہیں: خود مقناطیسی بہاؤ کچھ نہیں پیدا کرتا، کام صرف اُس کا بدلنا کرتا ہے۔ اسی پر ساری توانائی-تکنیک کھڑی ہے — مولد، ٹرانسفارمر، امالی چولھا۔ بہاؤ امالہ ضرب رقبہ ہے: فی مربع میٹر ایک ٹیسلا بالکل ایک ویبر ہے۔
یہیں سے ویبر اور ٹیسلا کا وہ فرق آتا ہے جسے سب سے زیادہ الجھایا جاتا ہے۔ ٹیسلا بہاؤ کی کثافت ہے، فی مربع میٹر بہاؤ؛ ویبر پورے خط منحنی سے گزرتا سارا بہاؤ ہے۔ تیز نیوڈیمیم مقناطیس اپنی سطح پر ایک ٹیسلا سے زیادہ دیتا ہے، مگر اُس کے چھوٹے قطعے سے گزرتا بہاؤ ویبر کے سوویں حصے جتنا ہے۔ پورا ایک ویبر جوڑنے کے لیے یا بڑا رقبہ چاہیے یا تیز میدان: ایک مربع میٹر کا پھندا زمین کے میدان میں صرف پچاس مائیکرو ویبر پکڑتا ہے۔
ایک ہی یکساں میدان میں رکھے دو پھندے ٹیسلا میں ایک ہی امالہ دیکھتے ہیں، مگر ویبر میں الگ بہاؤ: وہ رقبے کے راست متناسب ہے۔ یہیں سے مولدوں کی ڈیزائن کا اصول بھی نکلتا ہے: برقی محرک قوت بڑھائی جا سکتی ہے میدان تیز کر کے، پھندا چوڑا کر کے، لپیٹیں جوڑ کر، یا تیز گھما کر۔ پہلے کو دو ٹیسلا کے آس پاس لوہے کا اشباع روکتا ہے، دوسرے اور تیسرے کو لپیٹ کا حجم اور مزاحمت، اسی لیے صنعتی مشینیں چوتھے سے ٹکراتی ہیں اور اونچی گردش پر چلتی ہیں۔
02 · تبدیلی
ایک بہاؤ درج کیجیے — پرچہ اسے اکائیوں میں بانٹ دے گا
میکسویل CGS نظام میں بہاؤ کی اکائی ہے، ویبر سے دس کروڑ گنا چھوٹی۔ برقی مشینوں پر پرانے ادب میں سارے حساب میکسویل اور گاؤس میں چلتے ہیں؛ ویبر اور ٹیسلا پر منتقلی 1960 کی دہائی میں ہی ہوئی۔ انجینئر نقشے پر قوت کی لکیریں لفظاً گنتے تھے: ایک لکیر، ایک میکسویل۔ یہیں سے «لکیروں کا بہاؤ» محاورہ آیا۔
ٹرانسفارمر میں بہاؤ ہی حجم طے کرتا ہے: مغزے کو جتنے زیادہ وولٹ-سیکنڈ سہنے ہیں، اُس کا قطعہ اتنا ہی بڑا۔ یہیں سے وہ اصول نکلتا ہے جسے ہر ڈیزائنر جانتا ہے: پچاس ہرٹز کا لائن ٹرانسفارمر اُسی طاقت کے سو ہرٹز والے سے دوگنا بڑا ہوتا ہے، جبکہ سو کلوہرٹز کی سوئچنگ فراہمی ناخن جتنی فیرائٹ انگوٹھی سے کام چلا لیتی ہے۔ قطعہ گھٹایا جا سکتا ہے صرف تعدد بڑھا کر — ورنہ لوہا اشباع میں چلا جائے گا، بہاؤ رو کے ساتھ بڑھنا چھوڑ دے گا، اور لپیٹ جل جائے گی۔
| اکائی | نام | قدر | کہاں ملتا ہے |
|---|---|---|---|
| Wb | ویبر، SI اکائی | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
| mWb | ملی ویبر | 1000 | مقناطیسی حسابوں کا کام کا سابقہ |
| µWb | مائیکرو ویبر | 1000000 | اُس سے نیچے SQUID کا ملک شروع ہوتا ہے |
| nWb | نینو ویبر | 10⁹ | یہاں ویبر ماپک اب بھی بھروسے سے کام کرتا ہے |
| V·s | وولٹ-سیکنڈ | 1 | وہی بات دوسرے لفظوں میں: ویبر ہی وولٹ-سیکنڈ ہے |
| T·m² | فی m² ٹیسلا | 1 | لکھائی درست ہے، مگر 1960 سے مقدار کا اپنا نام ہے |
| Φ₀ | بہاؤ کا کوانٹم | 4.836·10¹⁴ | h/2e — 2019 کی تعریف کے مطابق قطعی قدر |
| Mx | میکسویل، CGS | 10⁸ | ایک ویبر میں ٹھیک دس کروڑ |
| kMx | کلومیکسویل | 100000 | مشینوں کے حساب کے لیے سہولت والا مضاعف |
| G·cm² | فی cm² گاؤس | 10⁸ | وہی جو میکسویل: ایک مربع سنٹی میٹر پر ایک لکیر |
| line | قوت کی لکیر | 10⁸ | انجینئر نقشے کی لکیریں ایک ایک کر کے گنتے تھے |
| Wb | ویبر | 1 | اس پرچے کی ابتدائی اکائی |
ویبر مقناطیسی تین کا مرکز ہے: رقبے سے تقسیم کیجیے تو ٹیسلا ملے گا، رو سے ہنری، وقت سے وولٹ
03 · مقدار کے درجے
بہاؤ کے کوانٹم سے مسرع کے مقناطیس تکایک ویبر: کوئی بڑی مشین، یا بڑے رقبے والا تیز مقناطیس
04 · پیمائشی آلات
مقناطیسی بہاؤ کس سے ناپتے ہیں
بڑے جمود عزم والا متحرک چوکھٹا: نبض کے دوران وہ گھوم نہیں پاتا، اسی لیے پہلا انحراف گزرے پورے بار کے راست متناسب ہوتا ہے، اور وہ بار بہاؤ کی تبدیلی کے۔ یہ مقناطیسی تجربہ گاہوں کا کلاسیکی آلہ ہے، جسے الیکٹرانی تکملہ گروں نے ستر کی دہائی تک ہی ہٹایا۔
الیکٹرانی تکملہ گر: پیمائشی کوائل کی وولٹیج کو وقت پر جوڑتا ہے اور فوراً وولٹ-سیکنڈ دیتا ہے۔ اُس کی سب سے بڑی مصیبت صفر کا بہاؤ ہے: تکملہ گر مکبر کا اپنا انحراف بھی جمع کرتا جاتا ہے، اسی لیے پیمائش صفر کرنے سے شروع ہوتی ہے اور چند سیکنڈ میں سمٹ جاتی ہے۔
معلوم رقبے کی لپیٹیں میدان میں رکھ کر ایک ہی جھٹکے میں باہر کھینچ لی جاتی ہیں، یا ایک سو اسّی درجے گھما دی جاتی ہیں۔ تکملہ شدہ وولٹیج نبض وہ سارا بہاؤ دیتی ہے جو اُن سے گزر رہا تھا — اکائی کی تعریف سے سیدھا ویبر ناپنے کا سب سے بے واسطہ راستہ۔
دو جوزفسن جوڑوں والا فوق موصل حلقہ: اُس سے گزرتا بہاؤ صرف دو فیمٹو ویبر اور کچھ کے حصوں میں بدل سکتا ہے، اور آلہ اُنہی حصوں کو گنتا ہے۔ موجود سب سے حساس مقناطیس ماپک — کام کرتے دماغ کا مقناطیسی میدان پکڑ لیتا ہے۔
05 · لکھنے کے اصول
Wb — دو حرف، اور دوسرا چھوٹا
نشان ایک ٹکڑے میں لکھا جاتا ہے، اور سابقہ پورے نشان کے آگے کھڑا ہوتا ہے: mWb، µWb۔ پاس کھڑا اکیلا بڑا W واٹ ہے، بالکل دوسری مقدار۔ بہاؤ کو یونانی حرف Φ سے اور اُس کی تبدیلی کو dΦ سے دکھاتے ہیں؛ امالے کے فارمولوں میں منفی نشان لازمی ہے، وہ لینز کا اصول کہتا ہے۔
بہاؤ-پیوستگی — بہاؤ ضرب لپیٹوں کی تعداد — اُنہی ویبروں میں ناپی جاتی ہے مگر Ψ سے دکھائی جاتی ہے۔ کوائلوں کے حساب میں Φ اور Ψ الجھائے نہیں جا سکتے: فرق سیکڑوں گنا تک پہنچتا ہے۔ روسی نشان Вб ہے۔ «فی مربع میٹر ویبر» لکھنا تکنیکی طور پر درست ہے اور ٹیسلا کے برابر، مگر اُس کا استعمال نہیں کرنا چاہیے: 1960 سے اس مقدار کا اپنا نام ہے۔
06 · ہمسایہ اکائیاں
ویبر مقناطیسیت کو بجلی سے باندھتا ہے: رقبے سے تقسیم کریں تو ٹیسلا، رو سے تقسیم کریں تو ہنری، اور وقت کے لحاظ سے تفریق کریں تو وولٹ دیتا ہے۔
فی مربع میٹر ویبر
مقناطیسی بہاؤ
فی ایمپیئر ویبر
Simetrium کے پرچوں میں سے ویبر کے پڑوس میں ہیں ٹیسلا اُسی بہاؤ کی کثافت کے طور پر، ہنری امالیت کی تعریف سے، وولٹ s ایک سیکنڈ، جن کا وہ حاصل ضرب ہے، نیز میکسویل اور گاؤس — CGS نظام میں اُن کے پیش رو۔
07 · تاریخی حصہ
ویبر سے پہلے بہاؤ کس میں ناپا جاتا تھا
فیراڈے نے لوہے کے حلقے پر دو لپیٹیں چڑھائیں اور دیکھا کہ گیلوانومیٹر کی سوئی صرف رو جوڑنے اور توڑنے کے لمحے جھٹکا کھاتی ہے۔ نہ بدلنے والا میدان کچھ نہیں دیتا — کام صرف اُس کا بدلنا کرتا ہے۔
ویبر نے گاؤس کے ساتھ مل کر پہلا برقی مقناطیسی تار برقی بنایا اور سب سے پہلے برقی پیمائشوں کو میکانیکی پیمائشوں تک پہنچایا۔ مقناطیسی بہاؤ کی اکائی اُسی کا نام رکھتی ہے۔
بین الاقوامی برقی تکنیکی کمیشن نے بہاؤ کی عملی اکائی کا نام ویبر رکھا، جو میکسویل کا دس کی قوت والا مضاعف ہے۔ عام کانفرنس نے اُسے وولٹ، ایمپیئر اور باقی برقی اکائیوں کے ساتھ نظام میں لیا۔
اسٹینفرڈ میں ڈیور اور فیئربینک، اور اسی وقت میونخ میں ڈول اور نیباؤر نے فوق موصل استوانے میں بہاؤ ناپا اور اُسے ایک بنیادی حصے کا مضاعف پایا۔ مخرج میں پڑا دو اس بات کی تصدیق تھا کہ بار الیکٹرانوں کے جوڑے ڈھوتے ہیں۔
بہاؤ کو من چاہے حصوں میں نہیں انڈیلا جا سکتا — قدرت اُسے حصوں میں تولتی ہے
مقناطیسی بہاؤ سیدھی پیمائش کے آگے نہیں جھکتا: کوئی بھی آلہ خود بہاؤ پر نہیں، اُس کی تبدیلی پر ردعمل دیتا ہے۔ اسی لیے بہاؤ یا تو کوائل کھینچ کر اچانک توڑا جاتا ہے، یا کوائل الٹ دی جاتی ہے، یا لپیٹ میں رو بجھا دی جاتی ہے، اور پھر اٹھنے والی وولٹیج نبض کا تکملہ لیا جاتا ہے۔ ایسی پیمائش کی مطلق درستی تکملہ گر کے بہاؤ اور لپیٹوں کے رقبے کی واقفیت سے بندھی ہے، اور کم ہی ایک ہزارویں حصے سے بہتر ہوتی ہے۔ بہاؤ کی کوانٹمیت نے یہ تصویر بدل دی: فوق موصل حلقے میں بہاؤ صرف وہی قدریں لے سکتا ہے جو Φ₀ = h/2e کے مضاعف ہوں، اور یہ حصہ ٹھیک ٹھیک معلوم ہے، کیونکہ پلانک ثابتہ اور الیکٹران کا بار 2019 سے اعداد سے متعین ہیں۔ ایسے حصے گننے والا SQUID کوانٹم کے دس لاکھویں حصے جتنی بہاؤ تبدیلی بھی الگ کر لیتا ہے — ایسی حساسیت جو سینے کے آر پار دل کا اور کھوپڑی کے آر پار دماغ کا مقناطیسی میدان لکھ لینے دیتی ہے۔ مگر کوانٹم خود اتنا چھوٹا ہے کہ گنتی میں نہ آئے: ایک ویبر جوڑنے کے لیے اُن میں سے تقریباً پانچ سو کھرب چاہییں۔
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
ویبر کا پرچہ کھلا ہےSI کی بنیادی اکائیاں
اینٹ رنگ میں — وہ چار اکائیاں جن سے ویبر بنتا ہےدوسرے نظاموں میں مقناطیسی بہاؤ
پرچے کی زبان
36 زبانیں۔ نشان Wb بین الاقوامی ہے، مگر میکسویل میں ناپنے کی عادت غیر مساوی طور پر ٹکی ہے: مقناطیسی مادوں پر روسی اور جاپانی ادب میں CGS اکائیاں آج بھی ملتی ہیں۔