Tesla (unità) - Tesla (unit)
tesla | |
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Sistema di unità | SI unità derivata |
unità di |
Campo magnetico B Densità di flusso magnetico |
Simbolo | T |
Prende il nome | Nikola Tesla |
Derivazione: | 1 T = 1 Wb / m 2 |
Conversioni | |
1 T in... | ... è uguale a ... |
SI unità di base | 1 kg ⋅ s −2 ⋅ A −1 |
unità gaussiane | 1 × 10 4 G |
La tesla (simbolo: T ) è un'unità derivata dell'intensità del campo magnetico B (anche densità di flusso magnetico ) nel Sistema Internazionale di Unità .
Una tesla equivale a un weber per metro quadrato . L'unità è stata annunciata durante la Conferenza generale su pesi e misure nel 1960 ed è chiamata in onore di Nikola Tesla , su proposta dell'ingegnere elettrico sloveno France Avčin .
I campi più forti incontrati dai magneti permanenti sulla Terra provengono dalle sfere di Halbach e possono essere superiori a 4,5 T. Il record per il campo magnetico pulsato più alto è stato prodotto dagli scienziati del campus del Los Alamos National Laboratory del National High Magnetic Field Laboratory , il il primo campo magnetico non distruttivo da 100 tesla al mondo. Nel settembre 2018, i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno generato un campo di 1200 T che è durato nell'ordine di 100 microsecondi utilizzando la tecnica di compressione del flusso elettromagnetico.
Definizione
Una particella, che trasporta una carica di un coulomb , e si muove perpendicolarmente attraverso un campo magnetico di un tesla, alla velocità di un metro al secondo, sperimenta una forza con magnitudo un newton , secondo la legge della forza di Lorentz . Come unità SI derivata , la tesla può anche essere espressa come
(L'ultimo equivalente è in unità di base SI ).
Dove A = ampere , C = coulomb , kg = chilogrammo , m = metro , N = newton , s = secondo , H = henry , V = volt , J = joule e Wb = weber
Campo elettrico vs campo magnetico
Nella produzione della forza di Lorentz , la differenza tra campi elettrici e campi magnetici è che una forza da un campo magnetico su una particella carica è generalmente dovuta al movimento della particella carica, mentre la forza impartita da un campo elettrico su una particella carica è non dovuto al movimento della particella carica. Questo può essere apprezzato guardando le unità per ciascuno. L'unità di misura del campo elettrico nel sistema di unità MKS è newton per coulomb, N/C, mentre il campo magnetico (in tesla) può essere scritto come N/(C⋅m/s). Il fattore di divisione tra i due tipi di campo è metri al secondo (m/s), che è la velocità. Questa relazione mette immediatamente in evidenza il fatto che se un campo elettromagnetico statico è visto come puramente magnetico, o puramente elettrico, o una combinazione di questi, dipende dal proprio sistema di riferimento (cioè dalla propria velocità rispetto al campo).
Nei ferromagneti , il movimento che crea il campo magnetico è lo spin dell'elettrone (e in misura minore il momento angolare orbitale dell'elettrone ). In un filo percorso da corrente ( elettromagneti ) il movimento è dovuto agli elettroni che si muovono attraverso il filo (se il filo è diritto o circolare).
Conversioni
Un tesla equivale a:
- 10.000 (o 10 4 ) G ( Gauss ), utilizzato nel sistema CGS . Pertanto, 10 kG = 1 T (tesla) e 1 G = 10 −4 T = 100 μT (microtesla).
- 1.000.000.000 (o 10 9 ) γ (gamma), utilizzato in geofisica . Quindi, 1 = 1 nT (nanotesla).
- 42,6 MHz della frequenza del nucleo 1 H, in NMR . Pertanto, il campo magnetico associato all'NMR a 1 GHz è 23,5 T.
Una tesla è uguale a 1 V⋅s/m 2 . Ciò può essere dimostrato partendo dalla velocità della luce nel vuoto, c = ( ε 0 μ 0 ) −1/2 , e inserendo i valori SI e le unità per c (2.998 × 10 8 m/s ), la permittività del vuoto ε 0 (8,85 × 10 −12 A⋅s/(V⋅m) ), e la permeabilità al vuoto μ 0 (12,566 × 10 −7 T⋅m/A ). La cancellazione di numeri e unità produce quindi questa relazione.
Per la relazione con le unità del campo magnetizzante (ampere per metro o Oersted ), vedere l'articolo sulla permeabilità .
Esempi
I seguenti esempi sono elencati in ordine crescente di intensità di campo.
- 3,2 × 10 -5 T (31.869 μT) - forza del campo magnetico terrestre a 0° di latitudine, 0° di longitudine
- 5 × 10 -3 T (5 mT) – la forza di un tipico magnete da frigorifero
- 0,3 T – la forza delle macchie solari
- 1,25 T – densità del flusso magnetico sulla superficie di un magnete al neodimio
- Da 1 T a 2,4 T – distanza tra le bobine di un tipico magnete per altoparlanti
- Da 1,5 T a 3 T: forza pratica dei sistemi di imaging a risonanza magnetica medica , sperimentalmente fino a 17 T
- 4 T – forza del magnete superconduttore costruito attorno al rivelatore CMS al CERN
- 5,16 T – la forza di un array Halbach a temperatura ambiente appositamente progettato
- 8 T – la forza dei magneti LHC
- 11,75 T – la forza dei magneti INUMAC, il più grande scanner MRI
- 13 T – forza del sistema magnetico superconduttore ITER
- 14,5 T – la più alta intensità del campo magnetico mai registrata per un magnete di sterzo dell'acceleratore al Fermilab
- 16 T - intensità del campo magnetico necessaria per far levitare una rana (mediante levitazione diamagnetica dell'acqua nei suoi tessuti corporei) secondo il Premio Ig Nobel per la Fisica 2000
- 17,6 T - campo più forte intrappolato in un superconduttore in un laboratorio a partire da luglio 2014
- 27 T – intensità di campo massime di elettromagneti superconduttori a temperature criogeniche
- 35,4 T - l'attuale record mondiale (2009) per un elettromagnete superconduttore in un campo magnetico di fondo
- 45 T – l'attuale record mondiale (2015) per i magneti a campo continuo
- 100 T – intensità approssimativa del campo magnetico di una tipica stella nana bianca
- 10 8 – 10 11 T (100 MT – 100 GT) – gamma di forza magnetica delle stelle di neutroni magnetar