Тесла (единица измерения)
| Тесла | |
|---|---|
| Система единиц | И |
| Единица | плотность магнитного потока |
| Символ | Т |
| Названный в честь | Никола Тесла |
| Конверсии | |
| 1 Т в... | ... равно ... |
| Базовые единицы СИ | 1 kg ⋅ s −2 ⋅ A −1 |
| Гауссовы единицы | ≘ 10 4 г |
Тесла ( обозначение: T ) — это единица плотности магнитного потока (также называемая напряженностью магнитного B-поля ) в Международной системе единиц (СИ).
Одна тесла равна одному веберу на квадратный метр . Единица была объявлена на Генеральной конференции мер и весов в 1960 году и получила название [1] в честь сербско-американского инженера- электрика и механика Николы Теслы , по предложению словенского инженера-электрика Франса Авчина .
Определение [ править ]
Частица, несущая заряд в один кулон (Кл) и движущаяся перпендикулярно через магнитное поле в одну теслу со скоростью один метр в секунду (м/с), испытывает силу величиной один ньютон (Н), согласно к закону сил Лоренца . То есть,
Будучи производной единицей системы СИ , Тесла также может быть выражен в других единицах. Например, магнитный поток в 1 вебер (Вб) через поверхность площадью один квадратный метр равен плотности магнитного потока в 1 тесла. [2] То есть,
Выраженная только в базовых единицах СИ , 1 тесла составляет:
Дополнительные эквиваленты возникают в результате получения кулонов от ампер (А): :
магнитное поле Электрическое и
При возникновении силы Лоренца разница между электрическими полями и магнитными полями заключается в том, что сила магнитного поля , действующая на заряженную частицу, обычно возникает из-за движения заряженной частицы. [3] в то время как сила, действующая электрическим полем на заряженную частицу, не обусловлена движением заряженной частицы. Это можно оценить, взглянув на единицы измерения для каждого из них. Единицей электрического поля в системе единиц МКС является ньютон на кулон, Н/Кл, а магнитное поле (в теслах) можно записать как Н/(Кл⋅м/с). Разделяющим коэффициентом между двумя типами полей являются метры в секунду (м/с), то есть скорость. ли статическое электромагнитное поле Эта взаимосвязь сразу же подчеркивает тот факт, что то , рассматривается как чисто магнитное, чисто электрическое или как некоторая их комбинация, зависит от системы отсчета (то есть скорости относительно поля). [4] [5]
В ферромагнетиках движением, создающим магнитное поле, является спин электрона . [6] (и в меньшей степени орбитальный момент электрона ). В проводе с током ( электромагнитах ) движение происходит за счет движения электронов по проводу (независимо от того, является ли провод прямым или круговым).
Преобразование в единицы, отличные от СИ [ править ]
Одна Тесла эквивалентна: [7] [ нужна страница ]
- 10 000 (или 10 4 ) G ( гаусс ), используемый в системе СГС . Таким образом, 1 G = 10 −4 Т = 100 мкТл (микротесла).
- 1 000 000 000 (или 10 9 ) γ (гамма), используемый в геофизике . [8]
Отношение к единицам намагничивающего поля (ампер на метр или Эрстед ) см. в статье о проницаемости .
Примеры [ править ]
Следующие примеры перечислены в порядке возрастания напряженности магнитного поля.
- 3.2 × 10 −5 Т (31,869 мкТл) - сила магнитного поля Земли на 0 ° широты и 0 ° долготы.
- 4 × 10 −5 Т (40 мкТл) – ходьба под высоковольтной линией электропередачи [9]
- 5 × 10 −3 Т (5 мТл) – сила типичного магнита холодильника.
- 0,3 Тл – сила солнечных пятен.
- От 1 Т до 2,4 Т – зазор катушки типичного магнита громкоговорителя.
- От 1,5 Т до 3 Тл – прочность медицинских систем магнитно-резонансной томографии на практике, экспериментально до 17 Тл. [10]
- 4 Тл – сила сверхпроводящего магнита, построенного вокруг детектора CMS в ЦЕРНе. [11]
- 5,16 Т – прочность специально разработанного массива Хальбаха при комнатной температуре. [12]
- 8 Тл – сила БАКа магнитов
- 11,75 Тл – сила магнитов INUMAC, крупнейшего МРТ-сканера. [13]
- 13 Тл – прочность сверхпроводящей ИТЭР. магнитной системы [14]
- 14,5 Тл — самая высокая напряженность магнитного поля, когда-либо зарегистрированная для рулевого магнита ускорителя в Фермилабе. [15]
- 16 Тл – напряженность магнитного поля, необходимая для левитации лягушки. [16] (за счет диамагнитной левитации воды в тканях тела) согласно Шнобелевской премии по физике 2000 г. [17]
- 17,6 Тл – сильнейшее поле в сверхпроводнике в лаборатории по состоянию на июль 2014 г. [18]
- 20 Тл - сила крупномасштабного высокотемпературного сверхпроводящего магнита, разработанного Массачусетским технологическим институтом и Commonwealth Fusion Systems для использования в термоядерных реакторах. [ нужна цитата ]
- 27 Тл – максимальная напряженность поля сверхпроводящих электромагнитов при криогенных температурах.
- 35,4 Тл – текущий (2009 г.) мировой рекорд для сверхпроводящего электромагнита в фоновом магнитном поле. [19]
- 45 Тл – текущий (2015 г.) мировой рекорд для магнитов непрерывного поля. [19]
- 97,4 Тл – сильнейшее магнитное поле, создаваемое «неразрушающим» магнитом. [20]
- 100 Тл – приблизительная напряженность магнитного поля типичного белого карлика .
- 1200 Тл – поле длительностью около 100 микросекунд, сформированное методом сжатия электромагнитного потока. [21]
- 10 9 T - предел Швингера , выше которого ожидается, что само электромагнитное поле станет нелинейным.
- 10 8 – 10 11 Т (100 МТ – 100 ГТ) – диапазон магнитной напряженности магнетаров . нейтронных звезд
Примечания и ссылки [ править ]
- ^ «Детали единиц СИ» . размеры.com. 01 июля 2011 г. Проверено 4 октября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Международная система единиц (СИ), 8-е издание , BIPM , ред. (2006), ISBN 92-822-2213-6 , Таблица 3. Связные производные единицы в системе СИ со специальными названиями и символами. Архивировано 18 июня 2007 г. в Wayback Machine.
- ^ Грегори, Фредерик (2003). История науки с 1700 года по настоящее время . Учебная компания.
- ^ Паркер, Юджин (2007). Беседы об электрических и магнитных полях в космосе . Издательство Принстонского университета. п. 65. ИСБН 978-0691128412 .
- ^ Курт, Огстун (2006). Распространение электромагнитных и оптических импульсов . Спрингер. п. 81. ИСБН 9780387345994 .
- ^ Герман, Стивен (2003). Стандартный учебник по электричеству Дельмара . Издательство Дельмар. п. 97. ИСБН 978-1401825652 .
- ^ Энциклопедия физики МакГроу Хилла (2-е издание), CB Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3
- ^ «определение гаммы» . Оксфордский справочник . Проверено 2 января 2024 г.
- ^ «ЭМП: 7. Крайне низкочастотные поля, подобные полям от линий электропередач и бытовой техники» . ec.europa.eu . Архивировано из оригинала 24 февраля 2021 г. Проверено 13 мая 2022 г.
- ^ «Сверхвысокое поле» . Брукер БиоСпин. Архивировано из оригинала 21 июля 2012 года . Проверено 4 октября 2011 г.
- ^ «Сверхпроводящий магнит в КМС» . Проверено 9 февраля 2013 г.
- ^ «Самый сильный постоянный дипольный магнит» (PDF) . Проверено 2 мая 2020 г.
- ^ «ИСЭУЛТ-ИНУМАК» . Проверено 17 февраля 2014 г.
- ^ «ИТЭР – путь к новой энергетике» . Проверено 19 апреля 2012 г.
- ^ Хесла, Лия (13 июля 2020 г.). «Фермилаб достигла напряженности поля в 14,5 Тл для магнита ускорителя, установив новый мировой рекорд» . Проверено 13 июля 2020 г.
- ^ Берри, М.В.; Гейм, АК (1997). «О летающих лягушках и левитронах» М.В. Берри и А.К. Гейма, Европейский физический журнал, т. 18, 1997, с. 307–13 дюймов (PDF) . Европейский журнал физики . 18 (4): 307–313. doi : 10.1088/0143-0807/18/4/012 . S2CID 1499061. Архивировано из оригинала (PDF) 8 октября 2020 г. Проверено 4 октября 2020 г.
- ^ «Лауреаты Шнобелевской премии 2000 года» . Август 2006 года . Проверено 12 мая 2013 г. )
- ^ «Сверхпроводник улавливает самое сильное магнитное поле» . 2 июля 2014 года . Проверено 2 июля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Мировые рекорды Mag Lab» . Медиа центр . Национальная лаборатория сильных магнитных полей, США. 2008 год . Проверено 24 октября 2015 г.
- ^ «Мировой рекорд импульсного магнитного поля» . Мир физики . 31 августа 2011 года . Проверено 26 января 2022 г. )
- ^ Д. Накамура, А. Икеда, Х. Савабе, Ю. Х. Мацуда и С. Такеяма (2018) , Веха в области магнитного поля
Внешние ссылки [ править ]
