SIMETRIUM .COM
SI 基础 2019 · 二十三个数量级
RU 31 种语言
Symbol plate SI-D-12 T 大写、正体别与吨 t 弄混
单位档案 SI 导出 · 磁感应强度 第 1 / 1 页 · 修订 2026-08

特斯拉

SI 导出单位 · 量:磁感应强度

符号 T · Тл
用 SI 单位表示 Wb/m² = V·s/m²
经由基本单位 kg·s⁻²·A⁻¹
以谁命名 Nikola Tesla, 1856–1943
名称确定 CGPM, 1960
已完成译本 31 / 36
换算成高斯和伽马 特斯拉对铁做了什么
10⁻¹⁵
大脑的磁场,T
50 µT
地球磁场
45.5 T
稳恒纪录
10¹¹
磁星,T
01 · 定义

特斯拉就是这样的磁感应强度:一韦伯的磁通穿过一平方米的面积。通过力的等价定义:在一特斯拉的磁场里,一米长、通一安培电流的导体受到一牛顿的力。

这个单位按家常尺度算大了,按天体物理尺度又小了。地球磁场是五十微特斯拉,学校用的磁铁给零点几,钕磁片贴着表面就超过一;再往上就是技术的地界,那里按个位和十位数。这个量真正用得上的范围横跨二十三个数量级:从工作中大脑磁场的飞特斯拉,到磁星表面的几百吉特斯拉——那里磁场把原子的电子壳层扭歪,真空也不再是空的。

形式上
1 T = 1 Wb1 m² = 1 N1 A·m    F = BIl    B = μ₀μrNIl一特斯拉等于每平方米一韦伯,也等于每安培米一牛顿;作用在导体上的力等于磁感应强度乘电流乘长度;螺线管的磁场与匝数和电流成正比
第二式是通过力的定义,第三式是绕组的磁场
10⁴
一特斯拉里的高斯
2.1
特斯拉——铁的饱和
40 t
1 T 时每 m² 的压力
螺线管:匝数、电流、铁芯 1.26 mT
磁力线向外走 绕组里的电流 内部均匀 色带——磁感应强度按对数
匝/m 电流
1.26 mT
内部的磁感应强度
1.26 mN
作用在 1 A·m 导体上的力
0.6283 Pa
磁压
零点几特斯拉——普通电机和扬声器的工作范围。钕磁铁在不远处就给这么多,气隙里的钢也是,离饱和还远。
磁场随距离按立方衰减 17.8 mT
磁铁 20 cm 磁感应强度按对数 距离
17.8 mT
这个距离上的磁感应强度
357
相对地球磁场
贴着表面,钕磁片能给几百毫特斯拉甚至更多。手指夹在两块这样的磁铁之间,骨头就断了:力增长得比人抽回手还快。
磁场拖着转子走
特斯拉凭它挣得这个单位的发明

三组相隔一百二十度、由同样相移的电流供电的绕组,造出一个在空间里旋转、却没有一个运动部件的磁场。异步电动机的转子既不需要换向器也不需要电刷:磁场在它里面感应出电流,拖着它一起走。1888 年的专利成了整个工业交流电技术的根基,直到今天,全世界大约一半的电都由这类电机消耗。

02 · 换算

输入磁感应强度——档案会把它按单位拆开

高斯比任何别的 CGS 单位都守得更顽固:地球物理、磁性材料和等离子体物理至今还在用它。一特斯拉正好是一万高斯,系数是精确的,所以换算总是简单。伽马是地球物理学家的单位,等于纳特斯拉:找矿时就用它来量磁异常。

B——磁感应强度,T H——磁场强度,A/m

特斯拉量的是磁感应强度 B,安培每米量的是磁场强度 H。在真空中二者通过磁常数成正比;在铁里却相差上千倍:钢会加强磁场,而计算却用 H 来做。这个关系不是线性的,带磁滞回线,所以表里「A/m」和「奥斯特」两行只对真空和空气有效。

换算表
1 T = 1 T
单位名称数值常见于何处
T 特斯拉,SI 单位 1 本档案的出发单位
mT 毫特斯拉 1000 家常的量:百分之几特斯拉
µT 微特斯拉 1000000 地磁就住在这里
nT 纳特斯拉 10⁹ 同样的伽马,只是在 SI 里
fT 飞特斯拉 10¹⁵ 可测量的下边界
Wb/m² 每平方米韦伯 1 换句话说是同一回事:特斯拉就是每平方米韦伯
A/m 磁场强度 H 795775 这一行只对真空和空气有效
Gs 高斯,CGS 10000 一特斯拉里正好一万——系数是精确的
kGs 千高斯 10 便于实验室磁场计算的整齐倍数
γ 伽马 10⁹ 十万分之一高斯,跟纳特斯拉一样
Oe 奥斯特 10000 在真空中数值等于高斯——混淆由此而来
T 特斯拉 1 本档案的出发单位
磁压
3.93 atm
核磁共振里的质子频率
42.6 MHz
这样的磁场在哪里
一台扫描仪

特斯拉是磁通密度:乘以面积得到韦伯,除以磁常数得到以安培每米计的磁场强度

03 · 数量级
二十三个数量级:从大脑到磁星

一特斯拉:大功率电动机的气隙

1 T
以高斯计: 10000 · 一台扫描仪
fT
pT
nT
µT
mT
T
kT
MT
GT
04 · 测量仪器

用什么测量磁感应强度

霍尔传感器 · 磁通门 · 核磁共振磁强计 · SQUID
一个横向电压
霍尔传感器

薄半导体片里的电流被磁场偏转,片子的侧面就出现与磁感应强度成正比的电压。便宜、小巧,从零工作到几十特斯拉——所以每台无刷电机、每个轮速传感器里都有它。

饱和中的铁芯
磁通门

用交变电流把铁芯推进饱和,再盯着响应的不对称:外磁场把磁滞回线推移,次级绕组里就出现二次谐波。地球物理和航天器的主力仪器,灵敏到皮特斯拉。

质子的进动频率
核磁共振磁强计

水样里的质子以严格正比于磁场的频率进动:每特斯拉 42.58 兆赫。测量就归结为测一个频率,而频率是我们最擅长测的——由此得到百万分之一的准确度和基准方法的地位。

屏蔽里的飞特斯拉
SQUID

超导干涉仪数着磁通量子,能分辨飞特斯拉——比地球磁场小十亿倍。它只在低温恒温器和屏蔽室里工作,却能把大脑的磁场记录下来。

05 · 特斯拉在工作

哪里是什么磁场,危险在哪

0.5 mT 的线 · 抛射效应 · 悬浮
0.5 mT 安全线
扫描仪区域的界线

五十微特斯拉是地球磁场;十倍于它、也就是半毫特斯拉,是这样一条线:越过它,装了心脏起搏器的人就不许进磁共振室。这条线画在地板上。

3 T 抛射效应
临床扫描仪的磁场

机器的常规强度。在这个磁场里,钢制物件已经拿不住了:吸力增长得比人松开手指还快。

16 T 悬浮
水对磁铁变得可见

水的抗磁性很弱,可在这样的磁场里它会被推向外面——推到一滴水、一只蚱蜢和一只青蛙悬在空中。

45.5 T 稳恒磁场的极限
连续磁场的纪录

再往上,磁压就会把绕组从内部撕开。更远处只剩下脉冲装置,它们只活微秒。

抛射效应:扫描仪门口的氧气钢瓶
钢瓶 磁铁 磁力线

扫描仪的磁场吸引铁磁物体的力随靠近而增大,所以根本抓不住:最后一米,钢瓶是以汽车的速度飞过去的。2001 年在纽约,这样一只钢瓶砸死了躺在机器里的一个六岁男孩。磁体没法立刻关掉——必须让液氦蒸发把超导绕组失超,恢复要好几天。

十六特斯拉托起一只活青蛙

水是弱抗磁的,在强而不均匀的磁场里会被推向外面。1997 年在荷兰的一间实验室里,十六特斯拉的磁场让水滴、一只蚱蜢和一只青蛙悬浮起来——那只青蛙看样子毫发无伤。这个实验为安德烈·海姆赢得了 2000 年的搞笑诺贝尔奖,十年之后同一位研究者因石墨烯获得了诺贝尔奖。

06 · 书写规则

T 大写——小写 t 是吨

T 大写——小写 t 是吨,而名称在正文里用小写:特斯拉。复数不变:五特斯拉,虽然来自姓氏,名称也不用大写。旁边孤零零一个小写 t 是吨,完全是另一个量。

正确
3 T
50 µT
1.5 T
错误
3 t
50 uT
1.5 特斯拉

量的符号是斜体 B,单位的符号是正体 T;俄文符号是 Тл。高斯不属于 SI:标准明确禁止在同一份文件里并用两种单位。词头微要用希腊字母 µ:µT,不是 uT。医学上说扫描仪的场强时通常干脆不带单位——「一点五」「三」——但文档里要写全。

07 · 相邻单位

特斯拉是磁通密度;乘以面积得韦伯,除以磁常数得以安培每米计的磁场强度。高斯是 CGS 制里的同一个量。

Wb
韦伯
穿过回路的磁通
T
特斯拉
磁感应强度
Gs
高斯
CGS 里的同一个量
Φ = BS    H = Bμ₀    p = 2μ₀    f = 42.58 B MHz磁通等于磁感应强度乘面积;真空中的磁场强度等于磁感应强度除以磁常数;磁压随磁感应强度的平方增长;质子共振的频率与磁场成正比

Simetrium 的档案中 与特斯拉相邻的是 韦伯 作为同一性质的磁通, 高斯奥斯特 出自 CGS 制, 亨利 s 安培 出自绕组计算,还有 赫兹——共振频率就用它来表示。

08 · 历史部分

特斯拉之前用什么计量磁场

档案 · 1888 → 2019
纽约 · 1888
旋转磁场
改变了能源工业的专利

尼古拉·特斯拉证明,三个相位错开的电流能造出一个不靠运动部件就旋转的磁场。异步电动机省去了换向器和电刷,把直流电赶出了工业。

专利被西屋买下
电流之战 · 1888–1893
交流对直流
尼亚加拉了结的争论

爱迪生维护直流电,为证明交流电危险,不惜当众用交流电处死动物。这场争论被 1895 年的尼亚加拉电站了结:能把能量送到远处的,只有交流电。

芝加哥博览会靠交流电亮了起来
科罗拉多斯普林斯 · 1899
40 米长的放电
高频实验

在海拔两千米的实验室里,特斯拉拉出几十米长的人造闪电,不用导线就点亮了灯。以他命名的谐振变压器既进入了技术,也进入了民间传说。

市电站的发电机烧了
CGPM · 1960
T = Wb/m²
给磁感应强度起个名字

第十一届国际计量大会——正是批准「国际单位制」这个名称的那一届——把特斯拉的名字给了磁感应强度。那时发明家已经死了十七年,他死在纽约一家旅馆里,负债累累。

高斯留在了 CGS
塔拉哈西 · 2019
45.5 T
稳恒磁场的纪录

四十五点五特斯拉是国家强磁场实验室达到的极限:电阻磁体里嵌一段超导插件。脉冲装置能给到一千特斯拉,但在微秒之间就毁掉自己的绕组。

磁压撕开铜
太空
10¹¹ T
磁星

磁场最强的中子星,磁感应强度可达几百吉特斯拉。在一千公里之外,这样的磁场就能抹掉任何一张银行卡;靠近了,它把原子的电子壳层拉成雪茄。

量子极限——4.4·10⁹ T
扫描仪的超导磁体:绕组泡在液氦里,磁场好几年都不关
计量学札记

撕开自己绕组的磁场

磁场的上限不是由电工技术定的,而是由材料的强度定的。磁压随磁感应强度的平方增长:一特斯拉时是四个大气压,十特斯拉时四百,五十特斯拉时已是一万,超过了铜的强度。所以强于四十五特斯拉的永磁体不可能存在:绕组会从内部被撕开。脉冲装置用时间绕开这条禁令——一千特斯拉的磁场只活微秒,短到来不及让破坏发展起来,而线圈每打一发之后照样得换。至于测量,特斯拉最精确的测法是通过频率:质子在磁场中以每特斯拉 42.577 兆赫进动,各国的磁感应强度基准实质上就是配一支水安瓿的频率计。质子的旋磁比本身已知到第十一位,所以一次磁场测量的不确定度不由物理决定,而由磁体的均匀程度决定。

质子在磁场里进动:每特斯拉 42.58 兆赫
目录 · 计量单位

每个量都有一份档案

七个国际单位制基本单位、二十二个有专名的导出单位,以及工程和日常都离不开的非国际制单位。每个单位一页:定义、换算、仪器、书写规则。共 31 种语言。

7
基本
22
导出
36
种语言

有专名的 SI 导出单位

特斯拉档案已打开

SI 基本单位

赭色的是组成特斯拉的三个单位
m
长度
kg
千克
质量
s
时间
A
安培
电流
K
开尔文
温度
mol
摩尔
物质的量
cd
坎德拉
发光强度

其他单位制里的磁感应强度

Gs
高斯,CGS,10⁻⁴ T
kGs
千高斯
γ
伽马 = 纳特斯拉
Oe
奥斯特,CGS 里的磁场强度
Wb/m²
每平方米韦伯 = 特斯拉
T
特斯拉——SI 单位
本档案的其他语言版本
en · ru · de · fr · es · pt · it · nl · pl · sv · da · fi · +24
全部 31 种语言

档案语言

31 种语言。符号 T 是国际通用的,可用高斯计量的习惯保留得并不均匀:在俄语、日语和汉语的磁性材料文献里,CGS 单位至今仍能碰到。

EN English RU Русский DE Deutsch FR Français ES Español PT Português IT Italiano NL Nederlands PL Polski SV Svenska DA Dansk FI Suomi NB Norsk CS Čeština SK Slovenčina RO Română EL Ελληνικά HU Magyar TR Türkçe AR العربية FA فارسی
ZH 中文(简)
ZH-HANT 中文(繁) JA 日本語 KO 한국어 TH ไทย VI Tiếng Việt HI हिन्दी BN বাংলা ID Indonesia MS Melayu
TA தமிழ்
LA Latina
SR Srpski
UR اردو
SW Kiswahili
已译并校 初译 待译