ما هي وحدة قياس التدفق المغناطيسي الويبر؟
الويبر (Weber): هي وحدة التدفق المغناطيسي في النظام الدولي للوحدات (SI)، تُعرَّف على أنّها مقدار التدفق الذي يربط دائرة كهربائية من دورة واحدة “حلقة واحدة من الأسلاك“، ينتج فيها قوة دافعة كهربائية (electromotive force)، مقدارها فولت واحد مثل التدفق.
يتم تقليله إلى صفر بمعدل ثابت في ثانية واحدة. تم تسميته تكريما للفيزيائي الألماني في القرن التاسع عشر “فيلهلم إدوارد ويبر” ويساوي (108) ماكسويل، الوحدة المستخدمة في نظام السنتيمتر/ جرام/ ثانية.
شرح وحدة الويبر:
يمكن تعريف “ويبر” من حيث “قانون فاراداي“، الذي يربط التدفق المغناطيسي المتغير من خلال حلقة إلى المجال الكهربائي حول الحلقة. سيؤدي التغيير في التدفق بمقدار واحد ويبر في الثانية إلى إحداث قوة دافعة كهربائية مقدارها فولت واحد. في وحدات (SI) الأساسية، أبعاد ويبر هي:
Wb = V.s = kg.m2 / s2.A
ويبر هي وحدة كبيرة، تساوي:
1 T m2 = 108 maxwells
التدفق المغناطيسي – Magnetic Flux:
التدفق المغناطيسي: هو مقياس لقوة المجال المغناطيسي على منطقة معينة تؤخذ بشكل عمودي على اتجاه المجال المغناطيسي.
عادةً ما يتم قياس التدفق المغناطيسي باستخدام مقياس التدفق، وهو جهاز يحتوي على ملف قياس وإلكترونيات تقوم بتقييم تغير الجهد في ملف القياس لحساب التدفق المغناطيسي. في وحدات النظام الدولي (SI)، يتم قياس التدفق المغناطيسي بوحدة ويبر (Wb) (بالوحدات المشتقة: فولت – ثانية)، ووحدة (CGS) هي (maxwell (Mx)).
معادلة التدفق المغناطيسي:
التدفق المغناطيسي (Φm) هو قياس إجمالي المجال المغناطيسي (B)، والذي يمر عبر منطقة معينة. يمكن تخيله على أنّه عدد خطوط المجال المغناطيسي (B) التي تمر عبر سطح مغلق، على سبيل المثال، ملف حث (inducting coil).
نظراً لأنّ عدد خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر أي منطقة صغيرة يختلف عادةً، فإنّ التدفق المغناطيسي هو نتاج متوسط المجال المغناطيسي والمساحة الطبيعية لخطوط المجال المغناطيسي التي تخترقها:
Φm = B ∙ A
في حالة أكثر تعقيداً عندما تكون المنطقة عبارة عن سطح مستو وليست طبيعية للمجال المغناطيسي، يمكننا استخدام التعبير:
Φm = B ∙ A ∙ Cos θ
من هذا التعبير، يمكن ملاحظة أنّه إذا تم وضع سطح الاختبار بشكل موازٍ لخطوط المجال المغناطيسي، فإنّ التدفق المغناطيسي الناتج سيكون صفراً. في الوقت نفسه، يمكن الحصول على أكبر تدفق إذا كان السطح متعامداً على خطوط المجال المغناطيسي.
إذا لم تكن منطقة الاختبار لدينا مستوية وكان شكل خطوط المجال المغناطيسي معقداً، فيمكننا تحديد التدفق المغناطيسي باعتباره جزءاً لا يتجزأ من المجال المغناطيسي (B) فوق مساحة سطح الاختبار:
Φm = ∫B∙ds
يوضح هذا التعبير أنّ أي جهاز لقياس التدفق المغناطيسي يجب أن يحتوي على مكامل ميكانيكي أو إلكتروني. التدفق المغناطيسي هو أداة مفيدة لوصف تأثيرات القوى المغناطيسية على الأجسام التي تشغل منطقة معينة، على سبيل المثال، المحولات أو المولدات الكهربائية أو الملفات اللولبية.
يتم استخدامه من قبل المهندسين الكهربائيين لإجراء حسابات للأنظمة ذات المغناطيس الكهربائي والمولدات ومن قبل علماء الفيزياء الذين يصممون مسرعات الجسيمات. لاحظ أنّه بسبب “قانون غاوس للمغناطيسية“، فإنّ مجموع التدفق المغناطيسي لسطح مغلق “على سبيل المثال كرة” يساوي صفراً دائماً:
Φm = ∯B∙ds = 0
لاحظ أيضاً أنّه يمكننا استخدام منطقة من أي حجم وتوجيهها بأي طريقة تتعلق بالمجال المغناطيسي. إذا كانت خطوط المجال تمر عبر منطقة معينة بزاوية، فإنّ جزءاً فقط من المجال المغناطيسي سيساهم في التدفق المغناطيسي. يتم تضمين جزء الحقل فقط، وهو أمر طبيعي لمنطقة الاختبار لدينا، في حساب التدفق المغناطيسي.
