Một sợi dây đồng có dòng điện chạy xuống xuyên thủng tấm bìa ngay qua chữ O, và quanh nó trên tấm bìa tỏa ra ba vòng cường độ từ trường có những nét đứt chạy dọc. Hai mũi tên chạy quanh dây theo các vòng, vòng giữa thở cùng một quầng sáng, và con trượt của thang đo bên phải lên tới 0,2 oersted — đúng giá trị mà dòng điện một ampe tạo ra ở khoảng cách một xentimét.
Trang đơn vị
cường độ từ trường · CGS phiếu 1/1 · sửa đổi 2026-09Oersted Oe · oersted
Đơn vị ngoài SI · đại lượng: cường độ từ trường; đơn vị CGS, 1 Oe = 1000/4π A/m
Chiếc kim run lên trong một buổi giảng
Mùa xuân năm 1820, Hans Christian Ørsted đang giảng một buổi tối ở Copenhagen về điện Galvani và, khi đóng mạch một pin Volta, ông nhận thấy chiếc la bàn đặt cạnh dây dẫn đã xoay đi. Người nghe không thấy gì đặc biệt, chiếc kim chỉ run khẽ, nhưng mùa hè năm ấy Ørsted làm lại thí nghiệm với bộ pin mạnh hơn và gửi khắp châu Âu một bản ghi ngắn bằng tiếng Latinh: dòng điện chạy trong dây tạo ra quanh nó một tác dụng từ, không hướng vào dây cũng không hướng ra xa dây, mà quay vòng tròn.
Một trăm mười năm sau, tên của Ørsted được đặt cho đơn vị CGS của cường độ từ trường, chính là đại lượng mà dòng điện tạo ra bất kể quanh dây là không khí, sắt hay chân không.
Trang này cho thấy cùng những oersted của một cuộn dây biến thành những số gauss rất khác nhau tùy theo lõi, vì sao khi đổi sang SI lại xuất hiện bốn pi, và vì sao oersted vẫn còn sống trong các bảng thông số nam châm.
Ký hiệu Oe viết bằng chữ O hoa và chữ e thường, vì nó bắt nguồn từ họ của Ørsted, còn tên đơn vị viết chữ thường: oersted, kilooersted. Chữ ø của tiếng Đan Mạch không đi vào ký hiệu, nên đơn vị trông giống nhau trong mọi ngôn ngữ.
Oersted đo cường độ từ trường H — cái mà dòng điện tạo ra —, còn gauss đo cảm ứng từ B — cái hình thành trong vật liệu. Trong chân không các con số trùng nhau, nhưng ngay trong lõi thép một oersted đã cho hàng nghìn gauss, và không thể đặt cái này thay cho cái kia.
01 · Định nghĩa
ampe trên mét · gilbert · gaussOersted là đơn vị cường độ từ trường trong hệ CGS điện từ: cường độ ấy do sức từ động một gilbert trên mỗi xentimét đường đi tạo ra, và đổi sang SI bằng một nghìn chia bốn pi ampe trên mét, tức khoảng 79,6 A/m.
Cường độ từ trường mô tả trường như dòng điện tạo ra và không phụ thuộc vật liệu: cuộn dây mười vòng mỗi xentimét với dòng một ampe tạo ra bên trong khoảng mười hai rưỡi oersted, dù bên trong là không khí hay thép. Còn cảm ứng từ mà cường độ ấy gây ra thì phụ thuộc mạnh vào vật liệu, vì sắt bị từ hóa và cộng thêm trường của chính nó, nên B = H + 4πM.
Bốn pi khi đổi oersted sang SI là dấu vết của cách xây dựng hệ CGS: trong đó định luật Coulomb cho các cực từ được viết không có hệ số, và hình học cầu của trường chuyển vào các phương trình của dòng điện, còn SI thì đưa nó ra khỏi các phương trình Maxwell vào định nghĩa các đơn vị.
Cùng oersted, khác gauss
Bên trái là cuộn dây mười vòng mỗi xentimét có đặt lõi đã chọn: dòng điện trong đồng quyết định cường độ H, còn số lượng và tốc độ các đường tím trong lõi cho thấy cảm ứng từ B sinh ra. Bên phải là đường cong từ hóa của cả năm vật liệu theo thang logarit của H — đường sáng là vật liệu đã chọn, chấm phát sáng là trạng thái hiện tại, còn đường mảnh ở đáy là chân không, nơi B bằng H về trị số.
Vì sao cường độ tính theo dòng điện chứ không theo trường
Nếu đi quanh dây theo bất kỳ đường kín nào và cộng cường độ dọc theo nó, ta được dòng điện mà đường ấy bao quanh nhân với một hệ số không đổi, và không gì khác: cả lõi lẫn không khí đều không vào tổng. Vì vậy kỹ sư tính cường độ trong cuộn dây thẳng từ số vòng và ampe, rồi mới đọc cảm ứng từ trên đường cong của vật liệu — và chính lô-gích hai bước này được oersted và gauss giữ lại, khi chia cho hai đại lượng khác nhau.
02 · Quy đổi
đơn vị · trường và cuộn dây · lực kháng từTừ oersted đến ampe trên mét
Nhập cường độ theo bất kỳ đơn vị nào, trang sẽ biểu diễn nó bằng oersted và ampe trên mét, cho thấy dòng điện và cuộn dây nào tạo ra nó, và so sánh với lực kháng từ của vật liệu — cường độ cần để khử từ một chất. Cường độ ở mọi thẻ là một.
Quy tắc dễ nhớ: một oersted gần tám mươi ampe trên mét, còn một kiloampe trên mét nhỉnh hơn mười hai rưỡi oersted.
Nam châm có hai lực kháng từ: theo cảm ứng, Hcb, tại đó B triệt tiêu, và theo từ hóa, Hcj, tại đó chính độ từ hóa biến mất; ở nam châm neodymi cái sau có thể gấp đôi cái trước. Khi so sánh các bảng thông số, nên kiểm tra xem cái nào được ghi.
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Dụng cụ đo
kim · Helmholtz · vòng · kìmCách tạo ra và đọc oersted
Dây phía trên la bàn
Dây được căng từ nam lên bắc ngay trên kim, và khi cho dòng điện chạy qua, kim quay ngang; chỉ cần đặt dây xuống dưới kim hoặc đảo chiều dòng điện là kim quay sang phía kia. Từ thí nghiệm đơn giản này, chỉ vài tuần sau đã ra đời bộ nhân của Schweigger — điện kế đầu tiên — và về sau là điện kế tang, trong đó góc lệch của kim được đọc thành cường độ dòng điện.
Cường độ tính từ kích thước
Hai cuộn dây giống nhau đặt cách nhau đúng bằng bán kính tạo ra giữa chúng một trường gần như đồng đều trong vùng rộng, và cường độ của nó tính được từ số vòng, dòng điện và bán kính mà không cần hiệu chỉnh gì. Vì vậy cuộn Helmholtz được dùng làm chuẩn trường: trong đó người ta hiệu chuẩn cảm biến, bù trừ từ trường Trái Đất và đặt đúng bấy nhiêu oersted mà phương pháp thử yêu cầu.
Vòng nơi cả hai cái tên cùng sống
Mẫu được quấn hai cuộn: cuộn thứ nhất cho dòng xoay chiều chạy qua và từ đó tính cường độ bằng oersted, cuộn thứ hai lấy điện áp cảm ứng rồi tích phân thành cảm ứng từ bằng gauss. Chấm chạy theo vòng từ trễ, và người thiết kế đọc từ đó mọi thứ cần thiết: cảm ứng từ dư, nơi vòng cắt trục B, và lực kháng từ, nơi vòng cắt trục H.
Dòng điện tìm được bằng cách đi vòng
Ampe kìm ôm dây dẫn bằng một khuyên lõi và, theo định luật Ampère, cộng cường độ trên cả vòng, nên số đọc không phụ thuộc dây nằm ở đâu trong khuyên. Đây là di sản trực tiếp của thí nghiệm Ørsted: biết dòng điện mà không cần cắt mạch, chỉ từ vòng cường độ mà nó tạo ra quanh mình.
05 · Quy tắc viết
ký hiệu · H và B · bảng thông số nam châmLực kháng từ bằng oersted, không bằng gauss
Oersted chỉ đi với cường độ, gauss chỉ đi với cảm ứng từ, và khi đổi oersted sang SI đừng quên hệ số một nghìn chia bốn pi.
Dòng đầu bên phải đo cường độ bằng đơn vị cảm ứng, dòng thứ hai đánh mất hệ số tám mươi, dòng thứ ba lấy công thức từ hệ tuyệt đối, nơi dòng điện tính bằng abampe, và sai mười lần. Dòng thứ tư bịa ra một đơn vị không tồn tại thay cho megagauss-oersted, dòng thứ năm làm hỏng chữ hoa chữ thường của ký hiệu, còn dòng thứ sáu đem một đẳng thức chỉ đúng trong chân không vào lõi, nơi cảm ứng từ lớn hơn hàng nghìn lần.
06 · Các đơn vị lân cận
ampe trên mét · gauss · gilbertOersted có ba hàng xóm: ampe trên mét, dùng để đo cùng cường độ ấy trong SI; gauss, trùng với nó trong chân không; và gilbert, sức từ động mà chia cho một xentimét đường đi thì được oersted.
Cường độ từ trường trong SI, chưa bao giờ có tên riêng.
Cảm ứng từ trong CGS; trong chân không oersted và gauss được biểu diễn bằng cùng một số.
Sức từ động CGS; một gilbert trên xentimét chính là oersted.
07 · Phần lịch sử
lưu trữ · từ Copenhagen đến SICường độ đã có tên rồi mất tên như thế nào
{title}
{text}
Cần bao nhiêu oersted để khử từ
Chiều cao mỗi cột là lực kháng từ Hcb của một nam châm điển hình thời ấy trên thang logarit từ 10 đến 20 000 Oe: thép tôi, alnico, ferit, samari-coban và neodymi. Khung lần lượt đi qua các thế hệ; trong tám mươi năm, sức bền của nam châm tăng gần hai trăm lần.
Các nhà sản xuất vẫn in tất cả những con số này bằng kilooersted, và trong nghề này oersted sống vững vàng hơn bất cứ đâu.
Một đại lượng còn chưa có tên
Hầu như mọi đại lượng điện từ trong SI đều có tên riêng: vôn, ôm, weber, tesla, henry. Cường độ từ trường không vào được hàng ấy và vẫn là ampe trên mét, dù trong hệ CGS nó có tên riêng — và đó không phải sự cẩu thả, mà là hệ quả trực tiếp của cấu trúc SI: ampe trong đó là đơn vị cơ bản, và cường độ, xét về nghĩa là dòng điện trên chiều dài đường đi, được biểu diễn qua nó mà không cần trung gian nào.
Oersted thì ngược lại, sống trong một hệ hoàn toàn không có đơn vị điện cơ bản, và ở đó cường độ đơn giản là không có cách viết ngắn hơn. Khi hệ CGS bị bỏ vào năm 1960, cái tên trở nên thừa, nhưng nghề nam châm vĩnh cửu, vốn đã tính bằng oersted suốt nhiều thập kỷ, giữ nó lại cùng với gauss, và ngày nay gần như mọi bảng thông số nam châm neodymi đều in song song cả hai hệ.
Hai cách viết được hòa giải bằng một hệ số đơn giản: một kiloampe trên mét bằng 12,566 oersted, và các nhà sản xuất từ lâu đã đưa nó vào bảng, để người mua không phải nhớ bốn pi.