Tesla (SI-enhet): Magnetfältets enhet – definition och fakta
Tesla (T) – SI‑enheten för magnetfält: definition, mätning (Wb/m²), historik och fakta samt varför enheten är uppkallad efter Nikola Tesla.
Tesla (symbol T) är en SI-enhet som används för att ange styrkan hos ett magnetfält i form av magnetisk flödestäthet (fältet B). En tesla kan uttryckas på flera ekvivalenta sätt; till exempel är en tesla lika med en weber per kvadratmeter (1 T = 1 Wb/m²).
Tesla namngavs till ära för Nikola Tesla, den kända fysikern, elingenjören och uppfinnaren. Enheten antogs formellt av General Conference on Weights and Measures (CGPM) år 1960.
Definition och enheter
I SI-systemets basenheter kan tesla skrivas som:
- 1 T = 1 Wb/m² (weber per kvadratmeter)
- 1 T = 1 N/(A·m) (newton per ampere-meter)
- 1 T = 1 kg·s−2·A−1 (i termer av kg, s och A)
Tesla mäter alltså magnetisk flödestäthet (B). Det är viktigt att skilja mellan B (magnetisk flödestäthet, enhet T) och H (magnetfältets styrka), där H har enheten ampere per meter (A/m).
Vanliga värden och multiplar
- Jordens magnetfält vid ytan: ungefär 25–65 µT (mikrotesla).
- Högtalare och små magneter: några millitesla (mT).
- Magnetresonanskameror (MRI): typiskt 1,5–3 T i medicinska tillämpningar; forskningsmagnetar kan nå 7–11 T och mer.
- Forskningsmagneter i laboratorier: kontinuerliga fält upp emot cirka 45 T och pulserande fält över 100 T.
Vanliga multiplar: millitesla (mT = 10−3 T), mikotesla (µT = 10−6 T) och kilotesla (kT = 103 T), även om stora multiplar sällan används i praktiken.
Användning och fysik
Tesla används när man beskriver magnetisk flödestäthet i fysik, teknik och tillämpningar som elektromotorer, generatorer, magnetisk resonansavbildning och partikelacceleratorer. Ett vanligt samband där tesla förekommer är Lorentzkraften på en laddad partikel:
F = q v × B
där F är kraften (N), q laddningen (C), v hastigheten (m/s) och B magnetflödestätheten i tesla.
Historia i korthet
Nikola Tesla var en pionjär inom växelströmsteknik och elektromagnetism, och enheten tesla infördes som namn på magnetfältets enhet vid International System of Units under 1900-talet. Den formella antagningen av namnet skedde 1960 av CGPM för att ge en enhet knuten till en framstående forskare inom elektromagnetism.
Definitioner
Om man endast använder de sju SI-enheterna är definitionen av en tesla följande:
T = kg A ⋅ s 2 {\displaystyle {\mbox{T}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{\mbox{A}}}\cdot {\mbox{s}}^{2}}}}
Om man använder andra SI-avledda enheter är en tesla också lika med:
T = V ⋅ s m 2 = N A ⋅ m = Wb m 2 = kg C ⋅ s = N ⋅ s C ⋅ m {\displaystyle {\mbox{T}}={\dfrac {{\mbox{V}}}\cdot {\mbox{s}}}{{\mbox{m}}^{2}}}}={\dfrac {\mbox{N}}{{{\mbox{A}}}\cdot {\mbox{m}}}}={\dfrac {\mbox{Wb}}{{\mbox{m}}^{2}}}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{\mbox{C}}}\cdot {\mbox{s}}}}={\dfrac {{{\mbox{N}}}\cdot {\mbox{s}}}}{{\mbox{C}}\cdot {\mbox{m}}}}}
De enheter som används är:
A = ampere
C = coulomb
kg = kilogram
m = meter
N = newton
s = sekund
T = tesla
V = volt
Wb = weber
En tesla är också lika med 10 000 (104 ) gauss i CGS-enhetssystemet.
Exempel på värden
- 3,1×10−5 -5,8-5 T - jordens magnetfält vid ytan.
- 5×10-3 T - styrkan hos en typisk kylskåpsmagnet.
- 0,3 T - styrkan hos solens solfläckar.
- 1,25T - styrkan på ytan av en neodymmagnet.
- 1,5-3 T - Styrka hos medicinska magnetresonanstekniska bildsystem.
- 4 T - styrkan hos den supraledande magnet som byggts runt CMS-detektorn vid CERN.
- 13 T - styrka i ITER-fusionsreaktorn
- 16 T - den magnetfältsstyrka som krävs för att få en groda att sväva som en del av ett projekt som vann Ig Nobelpriset.
Sök