Тесла (единица)

Тесла (символ: Т ) является производным блоком из магнитной индукции (также, магнитная индукция ) в Международной системе единиц .

Одна тесла равна одному Веберу на квадратный метр . Устройство было объявлено на Генеральной конференции мер и весов в 1960 году и названо ^[1] в честь Николы Тесла по предложению словенского инженера-электрика Франса Авчина .

Самые сильные поля , возникающие от постоянных магнитов на Земле из Halbach сфер и может быть более 4,5 Тл рекорд для самого высокого устойчивого импульсного магнитного поля были получены учеными в Национальной лаборатории в Лос - Аламосе кампуса Национального Лаборатория сильных магнитных полей , то первое в мире неразрушающее магнитное поле силой 100 тесла. ^[2] В сентябре 2018 года исследователи из Токийского университета с помощью метода сжатия электромагнитного потока сгенерировали поле в 1200 Тл, которое длилось порядка 100 микросекунд. ^[3]

Определение [ править ]

Частица, несущая заряд в один кулон и движущаяся перпендикулярно через магнитное поле в один тесла со скоростью один метр в секунду , согласно закону силы Лоренца , испытывает силу величиной в один ньютон . В качестве производной единицы СИ тесла также может быть выражена как

${\displaystyle {\text{T}}={\dfrac {{\text{V}}{\cdot }{\text{s}}}{{\text{m}}^{2}}}={\dfrac {\text{N}}{{\text{A}}{\cdot }{\text{m}}}}={\dfrac {\text{J}}{{\text{A}}{\cdot }{\text{m}}^{2}}}={\dfrac {{\text{H}}{\cdot }{\text{A}}}{{\text{m}}^{2}}}={\dfrac {\text{Wb}}{{\text{m}}^{2}}}={\dfrac {\text{kg}}{{\text{C}}{\cdot }{\text{s}}}}={\dfrac {{\text{N}}{\cdot }{\text{s}}}{{\text{C}}{\cdot }{\text{m}}}}={\dfrac {\text{kg}}{{\text{A}}{\cdot }{\text{s}}^{2}}}}$

(Последний эквивалент в базовых единицах СИ ). ^[4]

Где A = ампер , C = кулон , кг = килограмм , м = метр , N = ньютон , s = секунда , H = генри , V = вольт , J = джоуль и Wb = вебер.

Электрическое и магнитное поле [ править ]

При создании силы Лоренца разница между электрическими полями и магнитными полями состоит в том, что сила магнитного поля на заряженной частице обычно возникает из-за движения заряженной частицы ^{[5], в} то время как сила, передаваемая электрическим полем на заряженную частицу. заряженная частица возникает не из-за движения заряженной частицы. Это можно понять, посмотрев на единицы для каждого. Единицей электрического поля в системе единиц MKS является ньютон на кулон, N / C, а магнитное поле (в теслах) можно записать как N / (C⋅m / s). Коэффициент деления между двумя типами поля - метры в секунду (м / с), то есть скорость. Эта связь сразу подчеркивает тот факт, что статическийЭлектромагнитное поле рассматривается как чисто магнитное, или чисто электрическое, или как некоторая их комбинация, зависит от системы отсчета (то есть скорости человека относительно поля). ^{[6] [7]}

В ферромагнетиках движением, создающим магнитное поле, является спин электрона ^[8] (и в меньшей степени орбитальный угловой момент электрона ). В проводе с током ( электромагнитах ) движение происходит за счет движения электронов по проводу (будь то прямой или круглый).

Конверсии [ править ]

Одна тесла эквивалентна: ^{[9] [ необходима страница ]}

10000 (или 10 ⁴ ) Гс ( Гаусс ), используемых в системе CGS . Таким образом, 10 кГс = 1 Т (тесла), и 1 г = 10 ^-4  Т = 100 мкТл (мкТ).

1000000000 (или 10 ⁹ ) γ (гамма), используемых в геофизике . ^[10] Таким образом, 1 γ = 1 нТл (нанотесла).

42,6 МГц частоты ядра ¹ H, в ЯМР . Таким образом, магнитное поле, связанное с ЯМР на частоте 1 ГГц, составляет 23,5 Тл.

Одна тесла равна 1 В⋅с / м ² . Это можно показать, начав со скорости света в вакууме, ^[11] c = ( ε ₀ μ ₀ ) ^−1/2 , и вставив значения СИ и единицы для c (2,998 × 10 ⁸  м / с ), диэлектрическая проницаемость вакуума ε ₀ (8,85 × 10 ⁻¹²  A⋅с / (В⋅м) ), а проницаемость вакуума μ ₀ (12,566 × 10 ⁻⁷  Тм / А ). Таким образом, аннулирование чисел и единиц дает это отношение.

Относительно единиц намагничивающего поля (ампер на метр или Эрстед ) см. Статью о проницаемости .

Примеры [ править ]

Следующие примеры перечислены в порядке возрастания напряженности поля.

• 3,2 × 10 ⁻⁵  Тл (31,869 мкТл) - напряженность магнитного поля Земли на 0 ° широты, 0 ° долготы
• 5 × 10 ⁻³  Тл (5 мТл) - сила типичного магнита холодильника
• 0,3 Тл - сила солнечных пятен
• 1,25 Тл - плотность магнитного потока на поверхности неодимового магнита
• От 1 Тл до 2,4 Тл - зазор катушки типичного магнита громкоговорителя
• От 1,5 Тл до 3 Тл - сила медицинских магнитно-резонансных томографов на практике, экспериментально до 17 Тл ^[12]
• 4 Тл - сила сверхпроводящего магнита, построенного вокруг детектора CMS в ЦЕРНе ^[13]
• 5,16 Тл - прочность специально разработанного массива Хальбаха для комнатной температуры ^[14]
• 8 Тл - сила магнитов LHC
• 11,75 Тл - сила магнитов INUMAC, самый большой МРТ сканер ^[15]
• 13 Тл - сила сверхпроводящей магнитной системы ИТЭР ^[16]
• 14,5 Тл - самая высокая напряженность магнитного поля, когда-либо зарегистрированная для управляющего магнита ускорителя в Фермилабе ^[17]
• 16 Тл - напряженность магнитного поля, необходимая для левитации лягушки ^[18] (за счет диамагнитной левитации воды в тканях ее тела) в соответствии с Нобелевской премией по физике 2000 г. ^[19]
• 17,6 Тл - самое сильное поле в сверхпроводнике в лаборатории по состоянию на июль 2014 г. ^[20]
• 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 ^[21]
• 45 Тл - текущий (2015 г.) мировой рекорд для магнитов с непрерывным полем ^[21]
• 100 T - приблизительная напряженность магнитного поля типичной белой карликовой звезды
• 10 ⁸ - 10 ¹¹  Т (100 МТ - 100 GT) - магнитный диапазон прочности магнитар нейтронных звезд

Примечания и ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Найдите tesla в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Инструмент преобразования Гаусса ↔ Тесла