Tesla (unidad) - Tesla (unit)
| tesla | |
|---|---|
| Unidad de sistema | Unidad derivada del SI |
| Unidad de |
Campo magnético B Densidad de flujo magnético |
| Símbolo | T |
| Lleva el nombre de | Nikola Tesla |
| Derivación: | 1 T = 1 Wb / m 2 |
| Conversiones | |
| 1 T en ... | ... es igual a ... |
| Unidades base SI | 1 kg ⋅ s −2 ⋅ A −1 |
| Unidades gaussianas | 1 × 10 4 G |
El tesla (símbolo: T ) es una unidad derivada de la intensidad del campo magnético B (también, densidad de flujo magnético ) en el Sistema Internacional de Unidades .
Un tesla es igual a un weber por metro cuadrado . La unidad fue anunciada durante la Conferencia General de Pesos y Medidas en 1960 y lleva el nombre de Nikola Tesla , a propuesta del ingeniero eléctrico esloveno France Avčin .
Los campos más fuertes encontrados por los imanes permanentes en la Tierra provienen de las esferas de Halbach y pueden estar por encima de 4.5 T. El récord para el campo magnético pulsado sostenido más alto ha sido producido por científicos en el campus del Laboratorio Nacional de Los Alamos del Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto , el primer campo magnético no destructivo de 100 tesla del mundo. En septiembre de 2018, investigadores de la Universidad de Tokio generaron un campo de 1200 T que duró del orden de 100 microsegundos utilizando la técnica de compresión de flujo electromagnético.
Definición
Una partícula, que lleva una carga de un culombio y se mueve perpendicularmente a través de un campo magnético de un tesla, a una velocidad de un metro por segundo, experimenta una fuerza con una magnitud de un newton , de acuerdo con la ley de fuerza de Lorentz . Como unidad derivada del SI , el tesla también se puede expresar como
(El último equivalente está en unidades base SI ).
Donde A = amperio , C = culombio , kg = kilogramo , m = metro , N = newton , s = segundo , H = henry , V = voltio , J = joule y Wb = weber
Campo eléctrico frente a campo magnético
En la producción de la fuerza de Lorentz , la diferencia entre campos eléctricos y campos magnéticos es que una fuerza de un campo magnético en una partícula cargada generalmente se debe al movimiento de la partícula cargada, mientras que la fuerza impartida por un campo eléctrico en una partícula cargada es no debido al movimiento de la partícula cargada. Esto se puede apreciar observando las unidades de cada uno. La unidad de campo eléctrico en el sistema de unidades MKS es newtons por culombio, N / C, mientras que el campo magnético (en teslas) se puede escribir como N / (C⋅m / s). El factor de división entre los dos tipos de campo es metros por segundo (m / s), que es la velocidad. Esta relación resalta inmediatamente el hecho de que si un campo electromagnético estático se ve como puramente magnético, o puramente eléctrico, o alguna combinación de estos, depende del marco de referencia de uno (es decir, la velocidad de uno en relación con el campo).
En los ferroimanes , el movimiento que crea el campo magnético es el espín del electrón (y, en menor medida, el momento angular orbital del electrón ). En un cable portador de corriente ( electroimanes ), el movimiento se debe a los electrones que se mueven a través del cable (ya sea que el cable sea recto o circular).
Conversiones
Un tesla equivale a:
- 10,000 (o 10 4 ) G ( Gauss ), usado en el sistema CGS . Por lo tanto, 10 kG = 1 T (tesla) y 1 G = 10 −4 T = 100 μT (microtesla).
- 1,000,000,000 (o 10 9 ) γ (gamma), usado en geofísica . Por tanto, 1 γ = 1 nT (nanotesla).
- 42,6 MHz de la frecuencia del núcleo 1 H, en RMN . Por tanto, el campo magnético asociado con la RMN a 1 GHz es de 23,5 T.
Un tesla es igual a 1 V⋅s / m 2 . Esto se puede mostrar comenzando con la velocidad de la luz en el vacío, c = ( ε 0 μ 0 ) −1/2 , e insertando los valores y unidades del SI para c (2.998 × 10 8 m / s ), la permitividad del vacío ε 0 (8.85 × 10 −12 A⋅s / (V⋅m) ), y la permeabilidad al vacío μ 0 (12,566 × 10 −7 T⋅m / A ). La cancelación de números y unidades produce entonces esta relación.
Para la relación con las unidades del campo de magnetización (amperios por metro u Oersted ), consulte el artículo sobre permeabilidad .
Ejemplos de
Los siguientes ejemplos se enumeran en orden ascendente de intensidad de campo.
- 3,2 × 10 −5 T (31,869 μT) - intensidad del campo magnético de la Tierra a 0 ° de latitud, 0 ° de longitud
- 5 × 10 −3 T (5 mT): la fuerza de un imán de refrigerador típico
- 0.3 T - la fuerza de las manchas solares
- 1.25 T - densidad de flujo magnético en la superficie de un imán de neodimio
- 1 T a 2,4 T: espacio de bobina de un imán de altavoz típico
- 1.5 T a 3 T - fuerza de los sistemas médicos de imágenes por resonancia magnética en la práctica, experimentalmente hasta 17 T
- 4 T: fuerza del imán superconductor construido alrededor del detector CMS en el CERN
- 5.16 T: la fuerza de una matriz Halbach a temperatura ambiente especialmente diseñada
- 8 T - la fuerza de los imanes LHC
- 11,75 T: la fuerza de los imanes INUMAC, el escáner de resonancia magnética más grande
- 13 T - fuerza del sistema magnético superconductor ITER
- 14,5 T: la intensidad de campo magnético más alta jamás registrada para un imán de dirección de acelerador en Fermilab
- 16 T - intensidad del campo magnético necesaria para levitar una rana (mediante la levitación diamagnética del agua en los tejidos de su cuerpo) según el premio Ig Nobel de Física 2000
- 17,6 T: campo más fuerte atrapado en un superconductor en un laboratorio en julio de 2014
- 27 T - intensidades de campo máximas de electroimanes superconductores a temperaturas criogénicas
- 35,4 T: el récord mundial actual (2009) de un electroimán superconductor en un campo magnético de fondo
- 45 T: el récord mundial actual (2015) de imanes de campo continuo
- 100 T: fuerza aproximada del campo magnético de una estrella enana blanca típica
- 10 8 - 10 11 T (100 MT - 100 GT) - rango de fuerza magnética de las estrellas de neutrones de magnetar