Weber (Einheit)

In der Physik ist das Weber ( Wb ) die Einheit des magnetischen Flusses im Internationalen Einheitensystem ( SI ). Die Einheit leitet sich (über das Faradaysche Induktionsgesetz ) aus ^der Beziehung 1 Wb = 1 V · s ( Voltsekunde ) ab . Eine magnetische ^Flussdichte von ^{1 Wb} /m² ⁽ ein Weber pro ^{Quadratmeter )} entspricht einem Tesla .

Der Weber ist nach dem deutschen Physiker Wilhelm Eduard Weber (1804–1891) benannt.

Das Weber-Feld lässt sich mithilfe des Faraday'schen Induktionsgesetzes definieren , welches den Zusammenhang zwischen einer Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife und dem elektrischen Feld um die Schleife beschreibt. Eine Flussänderung von einem Weber pro Sekunde induziert eine elektromotorische Kraft von einem Volt (erzeugt eine elektrische Potenzialdifferenz von einem Volt zwischen zwei offenen Anschlüssen).

Offiziell:

Weber (Einheit des magnetischen Flusses) – Ein Weber ist der magnetische Fluss, der in einem Stromkreis mit einer Windung eine elektromotorische Kraft von 1 Volt erzeugen würde, wenn er innerhalb einer Sekunde gleichmäßig auf null reduziert würde. ^{[ 3 ]}

Das heißt: $${\displaystyle \mathrm {Wb} =\mathrm {V} {\cdot }\mathrm {s} .}$$

Ein Weber ist auch der gesamte magnetische Fluss durch eine Fläche von einem Quadratmeter, die senkrecht zu einer magnetischen Flussdichte von einem Tesla verläuft; das heißt, $${\displaystyle \mathrm {Wb} =\mathrm {T} {\cdot }\mathrm {m} ^{2}.}$$

Ausgedrückt nur in SI-Basiseinheiten entspricht 1 Weber: $${\displaystyle \mathrm {Wb} ={\dfrac {\mathrm {kg} {\cdot }\mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{2}{\cdot }\mathrm {A} }}.}$$

Das Weber wird in der Definition des Henry als 1 Weber pro Ampere verwendet und kann folglich als Produkt dieser Einheiten ausgedrückt werden: $${\displaystyle \mathrm {Wb} =\mathrm {H} {\cdot }\mathrm {A} .}$$

Der Weber-Winkel wird üblicherweise in einer Vielzahl anderer Einheiten ausgedrückt: $${\displaystyle \mathrm {Wb} =\Omega {\cdot }{\text{C}}={\dfrac {\mathrm {J} }{\mathrm {A} }}={\dfrac {\mathrm {N} {\cdot }\mathrm {m} }{\mathrm {A} }},}$$

wobei Ω für Ohm , C für Coulomb , J für Joule und N für Newton steht .

Das Weber-Brett ist nach Wilhelm Eduard Weber benannt . Wie bei jeder SI- Einheit, die nach einer Person benannt ist, beginnt ihr Symbol mit einem Großbuchstaben (Wb). In ausgeschriebener Form folgt es jedoch den Regeln für die Großschreibung von Substantiven ; d. h., „Weber“ wird am Satzanfang und in Titeln großgeschrieben, ansonsten aber klein.

1861 gründete die British Association for the Advancement of Science (bekannt als „The BA“ ^{[ 4 ]} ) unter William Thomson (später Lord Kelvin ) ein Komitee zur Untersuchung elektrischer Einheiten. ^{[ 5 ]} In einem Manuskript vom Februar 1902, das handschriftliche Anmerkungen von Oliver Heaviside enthielt , schlug Giovanni Giorgi eine Reihe rationaler Einheiten des Elektromagnetismus vor , darunter das Weber, und merkte an, dass „das Produkt aus Volt und Sekunde von der BA als Weber bezeichnet wurde“ ^{[ 6 ].}

Die Internationale Elektrotechnische Kommission begann 1909 mit der Arbeit an der Terminologie und gründete 1911 das Technische Komitee 1, ihr ältestes Komitee, ^{[ 7 ]} „um die in den verschiedenen elektrotechnischen Bereichen verwendeten Begriffe und Definitionen festzulegen und die Äquivalenz der in den verschiedenen Sprachen verwendeten Begriffe zu bestimmen.“ ^{[ 8 ]}

Erst 1927 befasste sich TC1 mit der Untersuchung verschiedener offener Probleme im Zusammenhang mit elektrischen und magnetischen Größen und Einheiten. Es wurden theoretische Diskussionen eröffnet, in denen namhafte Elektroingenieure und Physiker erörterten, ob Magnetfeldstärke und magnetische Flussdichte tatsächlich Größen gleicher Art seien. Da die Uneinigkeit anhielt, beschloss die IEC, Abhilfe zu schaffen. Sie beauftragte eine Arbeitsgruppe, die Frage bis zur nächsten Sitzung zu untersuchen. ^{[ 9 ]}

Im Jahr 1930 entschied das TC1, dass die magnetische Feldstärke ( H ) eine andere Natur hat als die magnetische Flussdichte ( B ) ^{[ 9 ]} und befasste sich mit der Frage der Benennung der Einheiten für diese Felder und verwandte Größen, darunter das Integral der magnetischen Flussdichte.

1935 empfahl das TC 1 Namen für verschiedene elektrische Einheiten, darunter Weber für die praktische Einheit des magnetischen Flusses (und Maxwell für die CGS- Einheit). ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Man beschloss, die bestehende Reihe praktischer Einheiten zu einem vollständigen, umfassenden System physikalischer Einheiten auszubauen. Die Empfehlung, „das von Professor Giorgi vorgeschlagene System mit vier Grundeinheiten zu übernehmen, vorbehaltlich der späteren Auswahl der vierten Grundeinheit“, wurde 1935 angenommen. Dieses System erhielt die Bezeichnung „Giorgi-System“. ^{[ 11 ]}

Ebenfalls im Jahr 1935 übertrug das TC1 die Verantwortung für „elektrische und magnetische Größen und Einheiten“ an das neu gegründete TC24. Dies „führte schließlich zur allgemeinen Übernahme des Giorgi-Systems, welches die elektromagnetischen Einheiten mit dem MKS -Einheitensystem vereinigte; das Ganze ist heute einfach als SI- System ( Système International d'unités ) bekannt.“ ^{[ 12 ]}

Im Jahr 1938 empfahl das TC24 als Bindeglied [zwischen mechanischen und elektrischen Einheiten] die Permeabilität des Vakuums mit dem Wert μ₀ = 4π × 10⁻⁵ _.⁻⁷  H/m".Diese Gruppe erkannte auch, dass jede der bereits gebräuchlichen praktischen Einheiten (Ohm, Ampere, Volt, Henry,Farad, Coulomb und Weber) gleichermaßen als vierte Basiseinheit dienen könnte. ^{[ 9 ]} „Nach Beratungen wurde das Ampere 1950 in Paris als vierte Einheit des Giorgi-Systems eingeführt.“ ^{[ 11 ]}

Wie andere SI-Einheiten kann auch das Weber durch Hinzufügen eines Präfixes , das es mit einer Zehnerpotenz multipliziert, modifiziert werden .

• Ein Maxwell (Mx), die CGS- Einheit des magnetischen Flusses, entspricht 10 ⁻⁸  Wb