Vêbe
Năm 1833 ở Göttingen, Carl Gauss và Wilhelm Weber căng một sợi dây dài khoảng một kilômét qua các mái nhà. Sợi dây nối đài thiên văn với phòng vật lý. Chiếc điện báo này không có pin. Weber trượt một cuộn dây dọc theo một nam châm vĩnh cửu, và trong dây xuất hiện một xung dòng điện ngắn. Ở đầu bên kia, xung đó làm quay một kim nam châm.
Dòng điện xuất hiện trong cuộn dây khi từ thông qua nó biến thiên. Từ thông biến thiên càng nhanh thì hiệu điện thế càng lớn. Một vêbe là từ thông mà khi giảm đều về không trong một giây sẽ cảm ứng trong một vòng dây hiệu điện thế 1 V. Vì vậy vêbe bằng vôn nhân với giây.
| Ký hiệu | Wb |
| Định nghĩa | vôn-giây · V·s · T·m² · kg·m²·s⁻²·A⁻¹ |
| Giá trị tham chiếu | lượng tử từ thông h/2e — 2,067 834 fWb · 1 Wb = 10⁸ Mx |
| Đưa vào | tên gọi — IEC, năm 1935 · trong SI từ năm 1960, Đại hội đồng lần thứ XI |
| Tiêu chuẩn | ISO 80000-6 · IEC 60050-121 · SI Brochure 9th ed. |
| Giá trị điển hình | 35 nWb — từ trường Trái Đất qua vòng 3 cm · 136 µWb — nam châm neodymi trong cuộn dây · 15 mWb — lõi máy biến áp |
01 · Định nghĩa
Một vôn kéo dài một giây
Từ thông Φ cho biết có bao nhiêu từ trường đi qua một bề mặt. Nó bằng cảm ứng từ nhân với diện tích và nhân với côsin của góc giữa từ trường và pháp tuyến của bề mặt. Từ trường một tesla qua một mét vuông cho một vêbe. Nếu xoay bề mặt cho song song với từ trường, từ thông bằng không.
Bản thân từ thông không tạo ra hiệu điện thế. Hiệu điện thế chỉ xuất hiện khi từ thông biến thiên: đó là định luật Faraday. Nếu cộng dồn hiệu điện thế trong suốt thời gian biến thiên, ta được đúng độ biến thiên của từ thông. Vì vậy có thể đo vêbe bằng vôn kế và đồng hồ: diện tích dưới đường cong hiệu điện thế là vôn-giây, tức là vêbe.
Có bao nhiêu từ trường đi qua khung dây
Các đường thẳng đứng là từ trường đều, nhìn từ bên cạnh. Hình elip màu đồng là khung dây nghiêng một góc θ. Màu xanh đánh dấu các đường đi qua khung, các đường xám đi bên ngoài. Đường nét đứt màu xanh dưới khung là bóng của nó trên mặt nằm ngang, A cos θ: từ thông bằng cảm ứng từ nhân với cái bóng này.
Qua cuộn dây một trăm vòng có cùng từ thông như qua một vòng. Nhưng hiệu điện thế được cảm ứng trong từng vòng, và chúng cộng lại với nhau. Vì vậy với cuộn dây người ta tính từ thông móc vòng: từ thông nhân với số vòng. Nó cũng được ghi bằng vêbe. Độ tự cảm tính bằng henry là từ thông móc vòng trên mỗi ampe dòng điện.
Nhanh hay chậm — số vêbe vẫn vậy
Ở giữa là cuộn dây trên một ống trong suốt, phía trên treo một nam châm bằng sợi chỉ. Nửa đỏ của nam châm là cực bắc, nửa xanh là cực nam. Các đường nét đứt màu xanh là đường sức từ của nam châm, các chấm đồng trên vòng dây là dòng điện cảm ứng trong chúng. Bên phải là màn hình dao động ký: đường màu cam là hiệu điện thế trên cuộn dây trong ba giây gần nhất, phần tô là diện tích dưới đường đó. Bên trái là từ thông kế: nó cộng dồn hiệu điện thế trong thời gian thí nghiệm và cho biết độ biến thiên của từ thông móc vòng. Có thể đẩy nam châm vào, kéo ra, thả rơi qua cuộn dây hoặc lật ngược. Ở chế độ «Từ trường Trái Đất», thay cho nam châm là một khung dây phẳng được lật trong từ trường của hành tinh.
Đẩy nam châm vào cuộn dây thật chậm, rồi kéo ra thật nhanh.
02 · Quy đổi
| Đơn vị | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1 Wb = 10⁸ Mx. Trong sách cũ, maxwell được gọi đơn giản là «đường»: một đường sức của Faraday.
Vôn-giây và vêbe là một. Cuộn cảm trong bộ nguồn được tính bằng V·s: lõi chịu được bao nhiêu hiệu điện thế trong bao lâu trước khi bão hòa.
Gauss không phải đơn vị từ thông mà là đơn vị cảm ứng từ: maxwell trên centimét vuông. Tesla là vêbe trên mét vuông, 1 T = 10⁴ Gs.
03 · Bậc độ lớn
04 · Dụng cụ đo
05 · Quy tắc viết
06 · Các đơn vị lân cận
07 · Phần lịch sử
Không có vật mẫu nào cho vêbe. Từ thông được đo qua hiệu điện thế và thời gian, và chuẩn của chúng đều là chuẩn lượng tử. Trong tiếp xúc Josephson, mỗi xung hiệu điện thế mang diện tích đúng bằng một lượng tử từ thông, h/2e. Từ năm 2019, hằng số Planck và điện tích electron được cố định chính xác, nên lượng tử từ thông cũng là một số chính xác: 2,067 833 848… fWb.
Từ đó có một hệ quả đơn giản. Để có một vêbe cần khoảng 4,8·10¹⁴ lượng tử. Chuẩn hiệu điện thế được chế tạo đúng như vậy: hàng nghìn tiếp xúc trên một con chip được chiếu vi sóng, và mỗi tiếp xúc cho các lượng tử từ thông đi qua với tần số đã biết. Vôn có được từ tần số, còn vêbe từ vôn và giây.
Danh mục đại lượng
toàn bộ chỉ mục →Bảy đơn vị cơ sở của SI
Một giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.
Mở chỉ mục →