Henry
Đơn vị dẫn xuất SI · đại lượng: độ tự cảm
01 · Định nghĩa
Henry là độ tự cảm của một mạch trong đó dòng điện biến thiên với tốc độ một ampe trên giây cảm ứng một điện áp một vôn. Định nghĩa tương đương: độ tự cảm mà ở đó dòng một ampe tạo ra từ thông móc vòng một weber.
Độ tự cảm là quán tính của dòng điện. Như khối lượng chống lại sự đổi thay của vận tốc, độ tự cảm chống lại sự đổi thay của dòng: không thể cho nó chạy ngay tức khắc, cũng không thể dừng lại. Tia lửa trong công tắc từ đó mà ra — vào lúc ngắt, dòng còn cố đi tiếp qua không khí một thoáng.
Hãy ngắt một mạch có cuộn dây — dòng sẽ cố đi tiếp qua không khí: ở các tiếp điểm sẽ loé lên hồ quang. Vì thế bên cạnh mỗi rơle và mỗi động cơ đều ngồi một điốt hoàn năng lượng: nó cho dòng khép lại vào chính mình và tắt đi không tia lửa.
Tăng gấp đôi số vòng thì độ tự cảm tăng gấp bốn: các vòng vừa sinh ra từ thông vừa móc vòng với nó. Lõi ferit hay thép còn thêm vào cả nghìn lần nữa, nhưng chỉ đến bão hoà — vượt qua đó, độ tự cảm rơi trở về giá trị của một cuộn rỗng.
02 · Quy đổi
Nhập một độ tự cảm — phiếu sẽ tách nó ra theo đơn vị
Linh kiện thật sống trong micro và milihenry. Trong hệ CGSM, độ tự cảm cũng như điện dung trong CGSE, mang thứ nguyên của chiều dài: abhenry được gọi giản dị là xentimét. Thói quen cũ của dân kỹ thuật khi nói về cuộn dây bằng xentimét là từ đó — không phải kích thước của nó, mà là độ tự cảm.
Đi cặp với tụ điện, độ tự cảm ấn định tần số của mạch cộng hưởng — chính cái mạch suốt một thế kỷ đã dò đài cho những chiếc radio. Thứ được xoay là tụ điện: một điện dung biến đổi dễ chế tạo hơn một độ tự cảm biến đổi.
| Đơn vị | Tên | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| H | henry, đơn vị SI | 1 | henry, đơn vị SI |
| mH | milihenry | 1000 | milihenry |
| µH | microhenry | 1000000 | microhenry |
| nH | nanohenry | 1000000000 | nanohenry |
| pH | picohenry | 1000000000000 | picohenry |
| Wb/A | weber trên ampe — đúng một thứ ấy | 1 | weber trên ampe — đúng một thứ ấy |
| V·s/A | vôn-giây trên ampe | 1 | vôn-giây trên ampe |
| Ω·s | ôm-giây: cách ghi trong nghề trước khi cái tên được nhận | 1 | ôm-giây: cách ghi trong nghề trước khi cái tên được nhận |
| abH | abhenry, CGSM: còn gọi là xentimét độ tự cảm | 1000000000 | abhenry, CGSM: còn gọi là xentimét độ tự cảm |
| stH | stathenry, CGSE | 0 | stathenry, CGSE |
Dòng thứ hai là định nghĩa qua weber: một henry là một weber trên ampe. Dòng thứ ba là năng lượng tích trữ trong từ trường của cuộn dây.
03 · Bậc độ lớn
từ đường mạch trên bo đến kho năng lượngmilihenry: cuộn rơle, biến áp ghép
04 · Dụng cụ đo
Đo độ tự cảm bằng gì
Nó đặt vào một sóng hình sin rồi dựa vào độ lệch pha mà tách phần phản kháng của trở kháng khỏi phần tác dụng. Kết quả phụ thuộc tần số và dòng phân cực: một cuộn có lõi ferit đo ở một kilohertz khác với ở một megahertz, nên chế độ đo được ghi kèm cùng giá trị.
Nó cân bằng một độ tự cảm chưa biết với tụ điện mẫu và các điện trở: cuộn dây không so với cuộn khác mà so với điện dung, thứ dễ chế tạo chính xác hơn. Phương pháp phòng thí nghiệm cổ điển, với độ không đảm bảo cỡ phần trăm của một phần trăm.
Người ta nối cuộn dây với một tụ đã biết rồi tìm tần số mà tại đó mạch reo lên. Độ tự cảm suy ra từ công thức Thomson — cách dễ tiếp cận nhất, chỉ cần một máy phát và một dao động ký, và với nanohenry thì đây là cách khả thi duy nhất.
Một cuộn quấn một lớp trên hình trụ thạch anh nung chảy, kích thước đo tới micrômét: độ tự cảm của nó được tính từ hình học và hằng số từ, mà không hề phải đo. Trước khi chuyển sang chuẩn lượng tử, đơn vị được ấn định đúng theo cách ấy.
05 · Quy tắc viết
H hoa — chứ không phải «các henry»
Chữ H hoa chỉ đơn vị, chữ h thường là giờ, vốn nằm ngoài SI. Tên viết thường trong văn xuôi dù nó đến từ một họ người. Một chữ H bên cạnh chữ L nghiêng trong cùng công thức không thể lẫn: đại lượng sắp nghiêng, đơn vị sắp đứng.
Ký hiệu của đại lượng là L nghiêng, của đơn vị là H đứng; ký hiệu tiếng Nga là Гн. Chữ H hoa trong công thức đã bị cường độ từ trường chiếm mất, nên trên cùng một dòng ta phân biệt bằng kiểu chữ: đại lượng nghiêng, đơn vị đứng thẳng.
06 · Các đơn vị lân cận
Henry là mặt trái của fara: một đại lượng chống lại sự đổi thay của dòng, đại lượng kia chống lại sự đổi thay của áp. Cùng nhau chúng ấn định tần số của mạch; tách riêng chúng làm phẳng gợn sóng — cuộn dây nằm trên đường đi của dòng, tụ điện nằm ngang qua.
Hỗ cảm của hai cuộn dây ký hiệu là M và cũng đo bằng henry. Trong máy biến áp nó nhỏ hơn tích các độ tự cảm riêng: phần chênh chính là phần từ thông đã lọt ra ngoài cuộn thứ hai.
từ thông trên một ampe
độ tự cảm
đại lượng song sinh của mạch
Trong các phiếu của Simetrium kề bên henry là vêbe và ampe từ định nghĩa, fara như đại lượng song đôi của mạch, ôm từ hằng số thời gian và héc, đơn vị dùng để biểu thị tần số cộng hưởng.
Henry khép lại gia đình từ: một weber chia cho một ampe. Với ôm nó cho ra giây, với fara cho ra tần số cộng hưởng. Độ tự cảm và điện dung soi gương nhau: một bên chống lại sự đổi thay của dòng, bên kia chống lại sự đổi thay của áp.
07 · Phần lịch sử
Một khám phá được công bố thứ hai
Joseph Henry quấn một cung sắt bằng dây có bọc cách điện — lớp cách điện ông làm từ những dải lụa mua lại từ chiếc váy của vợ — và có được một nam châm giữ nổi một tấn. Người thầy giáo ở Albany về sau thành thư ký đầu tiên của Viện Smithsonian.
Năm 1832 Joseph Henry để ý thấy tia lửa khi ngắt một mạch có nam châm điện, và hiểu rằng cuộn dây tự cảm ứng một điện áp trong chính nó. Ông mô tả hiện tượng trong sổ phòng thí nghiệm trước Faraday nhưng công bố sau — và quyền ưu tiên về cảm ứng ở lại với người Anh.
Đại hội Quốc tế các nhà kỹ thuật điện ở Chicago đặt cho đơn vị độ tự cảm cái tên Henry — cùng với vài đơn vị thực dụng khác. Khi ấy ông đã mất mười lăm năm, và cái tên thuộc về người đã thua cuộc đua quyền ưu tiên, nhưng không mất sự kính trọng của đồng nghiệp.
Cái tên đầu tiên của đơn vị độ tự cảm là góc phần tư: mười triệu mét, một phần tư kinh tuyến Trái Đất. Nó được henry thay thế tại chính đại hội đã nhận ôm và vôn.
Hội nghị Toàn thể lần thứ chín đưa henry vào hệ đơn vị thực dụng cùng với weber và tesla. «Xentimét độ tự cảm» của hệ CGSM, bằng một nanohenry, còn nằm trong các sổ tay thêm hai thập niên nữa.
Một đơn vị được tính ra chứ không phải đo
Đến năm 2019 henry vẫn được hiện thực hoá bằng tính toán. Hằng số từ được ấn định chính xác, bốn pi nhân mười mũ trừ bảy henry trên mét, và độ tự cảm của một cuộn dây quấn một lớp suy ra chỉ từ hình học của nó. Từ khi định nghĩa lại, hằng số được đo, còn chuẩn thì tựa vào hiệu ứng Hall lượng tử.
Hằng số từ µ₀ = 1,256 637·10⁻⁶ H/m chính là henry trên mét: độ tự cảm của không gian trống. Đến năm 2019 nó là con số chính xác 4π·10⁻⁷; nay nó được đo, và những chữ số cuối vẫn đang được làm mịn thêm.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng, và những đơn vị ngoài hệ mà cả kỹ thuật lẫn đời thường đều không thể thiếu. Mỗi đơn vị một tờ riêng: định nghĩa, quy đổi, dụng cụ, quy tắc viết. Bằng 36 ngôn ngữ.
Đơn vị dẫn xuất SI có tên riêng
phiếu của henry đang mởĐơn vị cơ bản của SI
màu đất nung — bốn đơn vị làm nên henryĐộ tự cảm trong các cách ghi khác
Ngôn ngữ của phiếu
36 ngôn ngữ. Ký hiệu H mang tính quốc tế, nhưng cách viết một giá trị trên sơ đồ thì khác nhau: 100µ, 100uH và 0,1mH cùng chỉ một thứ, và khi dịch, phiếu đưa tất cả về một dạng chung.