Tesla (đơn vị) – Wikipedia

Posted on by lordneo

Đơn vị SI của cường độ từ trường

Bài viết này là về đơn vị của từ trường. Đối với người được đặt tên theo, xem Nikola Tesla. Đối với các mục đích sử dụng khác, xem Tesla.

tesla (ký hiệu T) là đơn vị dẫn xuất của cảm ứng từ (cũng là mật độ từ thông) trong Hệ thống đơn vị quốc tế.

Một tesla tương đương với một weber trên một mét vuông. Đơn vị này đã được công bố trong Hội nghị chung về Trọng lượng và Đo lường vào năm 1960 và được đặt tên là [1] để vinh danh Nikola Tesla, theo đề nghị của kỹ sư điện người Slovenia France Avčin.

Các trường mạnh nhất gặp phải từ nam châm vĩnh cửu là từ các quả cầu Halbach và có thể trên 4,5 T. Kỷ lục về từ trường xung duy trì cao nhất đã được tạo ra bởi các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos của Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia, Từ trường không phá hủy 100 tesla đầu tiên trên thế giới. [2] Vào tháng 9 năm 2018, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo đã tạo ra một trường 1200 T tồn tại theo thứ tự 100 micro giây bằng kỹ thuật nén từ thông điện từ. [3]

Định nghĩa [ chỉnh sửa ]

Một hạt, mang điện tích của một coulomb và di chuyển vuông góc qua một từ trường của một tesla, với tốc độ một mét mỗi giây, trải qua một lực với cường độ một mét một newton, theo luật lực Lorentz. Là một đơn vị dẫn xuất SI, tesla cũng có thể được biểu thị dưới dạng

(Tương đương cuối cùng nằm trong đơn vị cơ sở SI). [4]

Đơn vị được sử dụng:

A = ampere
C = coulomb
kg = kilôgam
m = mét
N = newton
s = giây
H = henry
V = volt
] J = joule
Wb = weber

Điện so với từ trường [ chỉnh sửa ]

Trong quá trình sản xuất lực Lorentz, sự khác biệt giữa điện trường và từ trường là rằng một lực từ từ trường lên hạt tích điện thường là do chuyển động của hạt tích điện, [5] trong khi lực truyền bởi điện trường lên hạt tích điện không phải do chuyển động của hạt tích điện. Điều này có thể được đánh giá cao bằng cách nhìn vào các đơn vị cho mỗi. Đơn vị của điện trường trong hệ thống đơn vị MKS là newtons trên coulomb, N / C, trong khi từ trường (tính bằng teslas) có thể được viết là N / (C · m / s). Hệ số phân chia giữa hai loại trường là mét trên giây (m / s), đó là vận tốc. Mối quan hệ này ngay lập tức nêu bật thực tế rằng liệu một trường điện từ tĩnh được xem là hoàn toàn từ tính, hay hoàn toàn bằng điện, hoặc một số kết hợp của chúng, phụ thuộc vào khung tham chiếu của một người (nghĩa là vận tốc của một người so với trường). [6] [7]

Trong ferromagnets, chuyển động tạo ra từ trường là spin electron [8] (và với động lượng góc quỹ đạo điện tử ở mức độ thấp hơn). Trong một dây mang dòng điện (nam châm điện) sự chuyển động là do các electron di chuyển qua dây (cho dù dây thẳng hay tròn).

Chuyển đổi [ chỉnh sửa ]

Một tesla tương đương với: [9] [ trang cần thiết ]

10.000 (hoặc 10 [194590] 4 ) G (Gauss), được sử dụng trong hệ thống CGS. Do đó, 10 kG = 1 T (tesla) và 1 G = 10 4 T = 100 mậtT (microtesla).
1.000.000.000 (hoặc 10 9 ) γ (gamma ), được sử dụng trong địa vật lý. [10] Do đó, 1 γ = 1 nT (nanotesla).
42.6 MHz của 1 tần số hạt nhân H, tính bằng NMR. Do đó, từ trường liên kết với NMR tại 1 GHz là 23,5 T.

Một tesla bằng 1 V · s / m 2 . Điều này có thể được thể hiện bằng cách bắt đầu với tốc độ ánh sáng trong chân không, [11] c = (ε 0 μ 0 ) −1/2 và chèn các giá trị và đơn vị SI cho c ( 2.998 × 10 8 m / s độ thấm chân không ε 0 ( 8,85 × 10 −12 A · s / (V) và tính thấm chân không μ 0 ( 12.566 × 10 −7 T · m / A [19459] Hủy bỏ số và đơn vị sau đó tạo ra mối quan hệ này.

Đối với mối quan hệ với các đơn vị của trường từ hóa (ampere trên mét hoặc Oersted), xem bài viết về tính thấm.

Ví dụ [ chỉnh sửa ]

  • 31.869 TiêuT (3.2 × 10 −5 T) – cường độ của từ trường Trái đất ở vĩ độ 0 °, 0 ° [19659096] 5 mT – độ bền của nam châm tủ lạnh thông thường
  • 0,3 T – cường độ của các vết đen mặt trời
  • 1,25 T – mật độ từ thông ở bề mặt của nam châm neodymium
  • 1 T đến 2,4 T – khoảng cách cuộn dây của một nam châm loa thông thường
  • 1,5 T đến 3 T – cường độ của các hệ thống hình ảnh cộng hưởng từ y tế trong thực tế, thực nghiệm lên đến 17 T [12]
  • 4 T – cường độ của nam châm siêu dẫn được chế tạo xung quanh máy dò CMS tại CERN [13]
  • 8 T – sức mạnh của nam châm LHC
  • 11,75 T – sức mạnh của nam châm INUMAC, máy quét MRI lớn nhất [14] [14]
  • 13 T – sức mạnh của hệ thống nam châm ITER siêu dẫn [15]
  • 16 T – ma Sức mạnh từ trường cần thiết để nâng một con ếch [16] (bằng cách di chuyển từ nước trong các mô cơ thể của nó) theo Giải thưởng Vật lý Ig Ig năm 2000 [17]
  • 17.6 T – trường mạnh nhất bị mắc kẹt trong một chất siêu dẫn trong phòng thí nghiệm vào tháng 7 năm 2014 [18]
  • 27 T – cường độ trường cực đại của nam châm điện siêu dẫn ở nhiệt độ đông lạnh
  • 35.4 T – kỷ lục thế giới hiện tại (2009) nam châm điện trong từ trường nền [19]
  • 45 T – kỷ lục thế giới hiện tại (2015) đối với nam châm trường liên tục [19]
  • 100 T – từ trường gần đúng sức mạnh của một ngôi sao lùn trắng điển hình
  • 10 8 – 10 11 T (100 MT – 100 GT) – phạm vi cường độ từ tính của các sao neutron từ tính

Ghi chú và tài liệu tham khảo [19659009] [ chỉnh sửa ]

  1. ^ "Chi tiết của các đơn vị SI ". kích cỡ.com. 2011 / 07-01 . Truy xuất 2011-10-04 .
  2. ^ "Từ trường không phá hủy mạnh nhất: kỷ lục thế giới được thiết lập ở mức 100 tesla". Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos . Truy cập 6 tháng 11 2014 .
  3. ^ D. Nakamura, A. Ikeda, H. Sawabe, YH Matsuda, và S. Takeyama (2018) cột mốc từ trường
  4. ^ Hệ thống đơn vị quốc tế (SI), phiên bản thứ 8 BIPM , eds. (2006), ISBN 92-822-2213-6, Bảng 3. Các đơn vị dẫn xuất nhất quán trong SI với các tên và ký hiệu đặc biệt được lưu trữ 2007-06-18 tại Wayback Machine
  5. ^ Gregory, Frederick (2003). Lịch sử Khoa học 1700 đến nay . Công ty giảng dạy.
  6. ^ Parker, Eugene (2007). Cuộc trò chuyện về điện trường và từ trường trong vũ trụ . Đại học Princeton báo chí. tr. 65. ISBN 976-0691128412.
  7. ^ Kurt, Oughstun (2006). Sự lan truyền xung điện từ và quang . Mùa xuân. tr. 81. ISBN YAM387345994.
  8. ^ Herman, Stephen (2003). Sách giáo khoa điện tiêu chuẩn của Delmar . Nhà xuất bản Delmar. tr. 97. ISBN 974-1401825652.
  9. ^ Bách khoa toàn thư McGraw Hill về vật lý (tái bản lần thứ 2), CB Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3
  10. ^ "Chủ nghĩa địa kỹ thuật thường xuyên Những câu hỏi được đặt ra ". Trung tâm dữ liệu địa vật lý quốc gia . Truy cập 21 tháng 10 2013 .
  11. ^ Panofsky, W. K. H.; Phillips, M. (1962). Điện cổ điển và từ tính. Addison-Wesley. tr. 182. ISBN 980-0-201-05702-7.
  12. ^ "Trường cực cao". Bruker BioSpin . Truy xuất 2011-10-04 .
  13. ^ "Nam châm siêu dẫn trong CMS" . Truy cập 9 tháng 2 2013 .
  14. ^ "ISEULT – INUMAC" . Truy cập 17 tháng 2 2014 .
  15. ^ "ITER – con đường đến năng lượng mới" . Truy xuất 2012-04-19 .
  16. ^ "Of Flying Frogs and Levitrons" của M. V. Berry và A. K. Geim, Tạp chí Vật lý Châu Âu, v. 18, 1997, tr. 307 Chân13 " (PDF) . Đã truy xuất ngày 12 tháng 5 2013 .
  17. ^ " Người chiến thắng giải thưởng 2000 Ig ". ] 12 tháng 5 2013 . )
  18. ^ "Bẫy siêu dẫn Trường từ trường mạnh nhất" . Truy xuất 2 tháng 7 2014 19659156] ^ a b "Mag Lab World Records". Trung tâm truyền thông . Phòng thí nghiệm từ trường quốc gia cao, Hoa Kỳ. ]. Đã truy xuất 2015-10-24 .

Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]