Tesla (birim)

Tesla
Birim sistemi	SI türevi birimler
Birim	Manyetik akı yoğunluğu
Sembol	T
Adlı sonra	Nikola Tesla
SI temel birimlerinde:	kg⋅s−2⋅A−1

Tesla (sembolü: T), Uluslararası Birimler Sistemindeki manyetik indüksiyonundan türetilmiş bir birimidir (ayrıca manyetik akı yoğunluğu).

Bir tesla metrekare başına bir weber'e eşittir. Birim, 1960 yılında Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı sırasında açıklandı ve Sloven elektrik mühendisi France Avčin 'in önerisi üzerine Nikola Tesla'nın onuruna adı verildi.

Dünyadaki kalıcı mıknatısların karşılaştığı en güçlü alanlar Halbach kürelerinden ve 4.5 T'nin üzerinde olabilir. En yüksek sürekli darbeli manyetik alanın kaydı, dünyanın ilk 100 tesla tahribatsız olmayan manyetik alanı olan Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı Los Alamos Ulusal Laboratuar kampüsündeki bilim adamları tarafından üretildi. Eylül 2018'de Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, elektromanyetik akı sıkıştırma tekniğini kullanarak 100 mikrosaniye derecesinde süren 1200 T'lık bir alan üretti.

Tanım

Bir coulomb yükü taşıyan ve saniyede bir metre hızla, bir tesla manyetik alanı boyunca dik olarak hareket eden bir parçacık, Lorentz kuvvet yasasına göre, bir yenton büyüklüğünde bir kuvvetle karşılaşır. SI türetilmiş bir birim olarak, tesla ayrıca olarak da ifade edilebilir.

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

(Son eşdeğer SI temel birimlerinde).

Kullanılan birimler:

A = amper

C = coulomb

kg = kilogram

m = metre

N = newton

s = second

H = henry

V = volt

J = joule

Wb = weber

Elektrik vs manyetik alan

Lorentz kuvvetinin üretiminde, elektrik alanları ve manyetik alanlar arasındaki fark, yüklü bir parçacık üzerindeki manyetik alandan gelen bir kuvvetin genellikle yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanmasıdır. yüklü bir parçacık üzerine bir elektrik alan tarafından verilen kuvvet yüklü parçanın hareketinden kaynaklanmaz. Her biri için birimlere bakarak bu takdir edilebilir. MKS birim sistemindeki elektrik alan birimi, her bir coulomb için Newton'dur, N/C, manyetik alan (teslas) N/(C·m/s) olarak yazılabilir. İki alan türü arasındaki ayırma faktörü, saniyedeki metre (m/s), yani hızdır. Bu ilişki statik bir elektromanyetik alanın tamamen manyetik olarak mı yoksa tamamen elektrikli olarak mı göründüğü ya da bunların bir kombinasyonunun, birinin referans çerçevesine (yani alana göre hızına) bağlı olduğu gerçeğini vurgulamaktadır.

Ferromanyetlerde manyetik alanı oluşturan hareket, elektron dönüşüdür (ve daha az ölçüde elektron yörüngesel açısal momentum). Akım taşıyan bir telde (elektromıknatıslar) hareket, tel içinde hareket eden elektronlardan kaynaklanır (telin düz veya dairesel olması).

Dönüşümler

Bir tesla şuna eşittir:

10,000 (or 10⁴) G (Gauss), CGS sisteminde kullanılır. bu nedenle, 10 kG = 1 T (tesla), ve 1 G = 10⁻⁴ T = 100 μT (mikrotesla).

1,000,000,000 (or 10⁹) γ (gamma), jeofizik içinde kullanılır. bu nedenle, 1 γ = 1 nT (nanotesla).

NMR'de ¹H çekirdek frekansının 42.6 MHz. Böylece, 1 GHz'de NMR ile ilişkili manyetik alan 23.5 T'dir.

Bir tesla 1 V·s/m²'ye eşittir. Bu, vakumdaki ışığın hızı ile başlayarak gösterilebilir, c = (ε₀μ₀)^−1/2, ve c için SI değerlerini ve birimlerini eklemek c (7008299800000000000♠2.998×10⁸ m/s), vakum dielektrik sabiti ε₀ (6988884999999999999♠8.85×10⁻¹² A·s/(V·m)), vakum geçirgenliği μ₀ (6994125660000000000♠12.566×10⁻⁷ T·m/A). Ardından sayıların ve birimlerin iptali bu ilişkiyi yaratır.

Mıknatıslanma alanının birimleriyle (metre başına amper veya Oersted) ilgili ise, geçirgenlik makalesine bakın.

Örnekler

Aşağıdaki örnekler artan alan kuvvet sırasına göre listelenmiştir.

• 3.2 × 10⁻⁵ T (31.869 μT) – Dünyanın manyetik alanının gücü 0° enlem, 0° boylam
• 5 × 10⁻³ T (5 mT) – Tipik bir buzdolabı mıknatısının gücü
• 0.3 T – güneş lekelerinin güçü
• 1.25 T – bir neodim mıknatısın yüzeyindeki manyetik akı yoğunluğu
• 1 T - 2.4 T – Tipik bir hoparlör mıknatısının bobin aralığı
• 1.5 T - 3 T – pratikte tıbbi manyetik rezonans görüntüleme sistemlerinin gücü, deneysel olarak 17 T'ye kadardır.
• 4 T – CERN'deki CMS dedektörünün etrafına inşa edilmiş süper iletken mıknatısın gücü
• 8 T - LHC mıknatısların gücü
• 11.75 T - INUMAC mıknatısların gücü, en büyük MRI tarayıcısı
• 13 T - süper iletken ITER mıknatıs sisteminin gücü
• 16 T - Fizik'teki 2000 Ig Nobel Ödülüne göre bir kurbağayı havaya kaldırmak için gereken manyetik alan kuvveti
• 17.6 T - Temmuz 2014 itibariyle bir laboratuarda bir süper iletkende en güçlü alan
• 27 T - kriyojenik sıcaklıklarda süper iletken elektromıknatısların maksimum alan kuvvetleri
• 35.4 T - arkaplan manyetik alanındaki süper iletken bir elektromıknatıs için mevcut (2009) dünya rekoru
• 45 T - sürekli alan mıknatısları için güncel (2015) dünya rekoru
• 100 T - Tipik bir Beyaz cüce yıldızın yaklaşık manyetik alan kuvveti
• 108 - 1011 T (100 MT - 100 GT) - manyetar nötron yıldızlarının manyetik kuvvet aralığı