Selittäkää mikä on tesla ja weber.

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Selittäkää mitä tarkoittaa magneettivuo ja magneettivuon tiheys. Aikanaan ne tuli luettua lukiossa, mutta eihän niitä enää muista.

Jos vaikka verrataan jääkaapin ja ison kaijuttimen magneettia, on niiden voimakkuudessa selvästi havaittavissa melkoinen ero. Miten tätä eroa voisi kuvailla kouriin tuntuvasti teslaa tai weberiä käyttäen? Millä tavalla nämä yksiköt ovat toisiinsa kytköksissä?

Olen kyllä lukenut wikipedian artikkelit molemmista yksiköistä siitä kuitenkaan kummemmin viisastumatta.

Kommentit (14)

Vierailija
Tetrafuran
Selittäkää mitä tarkoittaa magneettivuo ja magneettivuon tiheys.

Magneettivuon tiheys on magneettivuo jaettuna alalla. Siis 1 tesla = 1 Wb/m^2. Joku muu saa selittää merkityksen tarkemmin, itse en osaa.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Perusyksikköinä siis Vs/m^2.

Mitäs tämä tahtoo sanoa, yksikkötarkatselu kuvaa siis magneettikentän ominaisuutta. Koska aika on osoittajassa ja pinta-ala nimittäjässä voimme siis päätellä seuraavaa.

Magneettikentän kyky synnyttää potentiaaliero, on suoraan verrannollinen pinta-alaan ja kääntäen verrannollinen aikaan.

Eli sitä suurempi potenttiaaliero on mahdollista saada aikaan mitä pienemmässä ajassa ko. kentän vaikutusalue ylitetään.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Olisko helpoin tuo vanha vertaus vesijohtoon:
Määrä on se, mitä johdossa virtaa, ja virtaustiheys taas on kiinni johdon pinta-alasta ja virtausmäärästä.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
o_turunen
Olisko helpoin tuo vanha vertaus vesijohtoon:
Määrä on se, mitä johdossa virtaa, ja virtaustiheys taas on kiinni johdon pinta-alasta ja virtausmäärästä.

Kyllä tuo vesijohtovertaus on tässäkin hyvä.

Siis magneettivuolla (Weber) tarkoitetaan kokonaismäärää, eli magneettivuon kokonaisvoimakkuutta, eli kenttäviivojen kokonaismäärää. Siis se johdosta aikayksikössä tuleva kokonaisvesimäärä litroissa.

Magneettivuon tiheydellä (Tesla) tarkoitetaan puolestaan "tiheyttä tai painetta" eli magneettivuon määrää neliömetriä kohti, eli kenttäviivojen lukumäärää neliömetriä kohti. Siis letkun päästä tulevan veden painetta (tai nopeutta).

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
Snaut

Siis magneettivuolla (Weber) tarkoitetaan kokonaismäärää, eli magneettivuon kokonaisvoimakkuutta, eli kenttäviivojen kokonaismäärää. Siis se johdosta aikayksikössä tuleva kokonaisvesimäärä litroissa.

Muuten hyvä, mutta kun siinä yksikössä on se aika osoittajan puolella, niin se ei oikein käy. Se Weber kuvaa nimenomaan sen kentän ominaisuutta, eikä virtaamaa. Virtaamahan on esim l/s, Tuo Vs kuvaa nimenomaan kykyä kehittää jännite-eroa, mielestäni. Meinasin lipsauttaa sen väärinpäin, ennenkuin tajusin että asia täytyy ymmärtää ominaisuutena, jolloin nuo s osoittajassa ja m^2 nimittäjässä saa oikean merkityksen.

Eli mitä lyhyempi aika ja mitä suurempi pinta-ala, sen suurempi jännite. Magneetossahan tämä tulee selvästi ilmi, siinä sytytysjärjestelmän jännite nousee käyntinopeuden kasvaessa, eli vuon läpäisyajan lyhentyessä.

Sähkövirrallehan sopii tuo vesijohtovertaus, mutta magneettivuo on tavallaan käänteinen sille. Vai pitääkö mennä puuhun

Wikipedian mukaan:
"Magneettivuon voidaan ajatella olevan magneettikentän kenttäviivojen kokonaismäärä". Aikalailla abstrakti käsite, kyky tuottaa jännitete-ero on ehkä luontevampi, vaikkakaan ei kuvaa magneettikentän ilmentymää muuten kovinkaan hyvin.

Vierailija
David
Snaut

Siis magneettivuolla (Weber) tarkoitetaan kokonaismäärää, eli magneettivuon kokonaisvoimakkuutta, eli kenttäviivojen kokonaismäärää. Siis se johdosta aikayksikössä tuleva kokonaisvesimäärä litroissa.



Muuten hyvä, mutta kun siinä yksikössä on se aika osoittajan puolella, niin se ei oikein käy. Se Weber kuvaa nimenomaan sen kentän ominaisuutta, eikä virtaamaa. Virtaamahan on esim l/s, Tuo Vs kuvaa nimenomaan kykyä kehittää jännite-eroa, mielestäni. Meinasin lipsauttaa sen väärinpäin, ennenkuin tajusin että asia täytyy ymmärtää ominaisuutena, jolloin nuo s osoittajassa ja m^2 nimittäjässä saa oikean merkityksen.

Eli mitä lyhyempi aika ja mitä suurempi pinta-ala, sen suurempi jännite. Magneetossahan tämä tulee selvästi ilmi, siinä sytytysjärjestelmän jännite nousee käyntinopeuden kasvaessa, eli vuon läpäisyajan lyhentyessä.

Sähkövirrallehan sopii tuo vesijohtovertaus, mutta magneettivuo on tavallaan käänteinen sille. Vai pitääkö mennä puuhun :(

Wikipedian mukaan:
"Magneettivuon voidaan ajatella olevan magneettikentän kenttäviivojen kokonaismäärä". Aikalailla abstrakti käsite, kyky tuottaa jännitete-ero on ehkä luontevampi, vaikkakaan ei kuvaa magneettikentän ilmentymää muuten kovinkaan hyvin.

No, tottahan turiset. Eli, ei tuo klassinen vesijohto ihan metafooraksi sovi. Mutta jos ajatellaan, että magneettivuota edustaisi vaikkapa katolla oleva tietyn kokoinen vesisäiliö, josta vesiputki vaikkapa johtaa pihalle. Niin, eikö tämä vesisäiliö voisi edustaa sitä magneettivuota, eli "Weberiä"?

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
Snaut
No, tottahan turiset. Eli, ei tuo klassinen vesijohto ihan metafooraksi sovi. Mutta jos ajatellaan, että magneettivuota edustaisi vaikkapa katolla oleva tietyn kokoinen vesisäiliö, josta vesiputki vaikkapa johtaa pihalle. Niin, eikö tämä vesisäiliö voisi edustaa sitä magneettivuota, eli "Weberiä"?

Hmm..

Jännite U vastaa painetta joka taas on voima pinta-alayksikköä kohti.
U -> F/A, jos tämä kerrotaan ajalla saadaan yksiköksi Vs -> Ns/m2.

Eli Vs = Weber => vastine Ns/m2, joka vastine on siis voiman impulssi tai liikemäärä pinta-alayksikköä kohden. Tuo liikemäärä voidaan siis hyödyntää potenttiaalin eli jännitteen muutoksena. Olisiko jonkinlainen kuvaava termi liikemäärätiheys tai liikemääräpaine.

Liike-energian kautta voidaan tuotta painesäiliöön paine, jos vesijärjestelmää pitää ajatella, jotenkin näin... tarkistellaan myöhemmin.

EDIT: Tarkemmin hahmotellen magneettikenttä vastaa ulkoisen massan sitomaa liikemäärää, joka esim. virtaavasta vedestä on siirretty siihen (vrt. myllynkivi). Kun kanavaan ei lasketa enää lisää vettä myllynkivi jatkaa pyörimistään, pumpaten kanavassa olevaa vettä edelleen kunnes energia on käytetty loppuun. Kanavan loppupäässä vesi nousee ylöspäin (potenttiaalin nousu kondensaattorissa) ja lähtee virtaamaan takaisin. Jälleen myllynkivi lähtee pyörimään, mutta päinvastaiseen suuntaan. Kanavan alkupäässä käy sitten samoin kuin alkupäässä ja näin "värähtely" jatkuu kunnes virtausvastukset yms. tasoittavat tilanteen.

Magneettikentän suhteen on kyse periaatteessa samasta asiasta. Induktio vastaa sitten toisella rattaalla tähän mekaaniseen malliin liitettyä järjestelmää, siinä rattaiden hammaslukujen suhde vastaa esim. kelojen kierroslukujen suhdetta.

Vierailija

Kiitoksia vastauksista. Eli mikäli oikein ymmärsin niin weber kuvastaa siis magneetin kokonaiskentän suuruutta tjsp. Tällöin siis jäljelle jäävä tesla ilmentää paikallista voimakkuutta. Navoillahan viivat ovat tiheämmässä niin eikö siellä silloin ole enemmän tesloja kuin päiväntasaajalla?

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Joo, hiukan tuonnepäin.
Muuten, Suomen kielessä vuo ja virta ovat synonyymejä, joten magneettivuota voidaan aivan hyvin nimittää magneettivirraksi, ja magneettivuon tiheyttä voidaan nimittää magneettivirran tiheydeksi, eli vertaus vesijohtoon ei ole kovin kaukaa haettu.
Magneettipiirissä on vuon synnyttäjänä magnetomotorinen voima, esimerkiksi virrallinen käämi rautasydämen ympärillä. Magnetomotorinen voima synnyttää magneettivuon, jonka suuruus riippuu magneettipiirin magneettiresistanssista, aivan niinkuin virtapiirissä, jossa on jännitelähde ja resistanssi, ja jossa kulkee sähkövirta. Laskukaavatkin ovat aivan yksi yhteen samanlaiset. Johtimen pinta-ala määrää virrantiheyden sähkövirtapiirissä, magneettipiirissä vuontiheyden määrää esimerkiksi rautasydämen poikkipinta-ala.
Sähkövirtapiirissä johtimen resistanssin määräävät se mitat ja ominaisresistanssi, magneettipiirissä määräävät magneettiresistanssin taas magneettijohtimen permeabiliteetiksi nimitetty ominaisuus, joka vastaa virtapiirin johtimen johtokykyä, eli resistanssin käänteisarvoa, ja magneettipiirin mitat.
Muuntajassa ja sähkömoottorissa magneettiresistanssi on rautapiirin keskitetyn rakenteen vuoksi kohtuullisen helppo laskea, ja magnetomotorinen voimakin saadaan virrasta ja käämin kierrosmäärästä.
Maapallon tapauksessa laskenta on huomattavan hankalaa, onhan piirissä kuumaa rautaa, jonka magneettisista ominaisuuksista ei oikein ole kunnollista selvyyttä, ja ilmaa ja erilaisia muita materiaaleja.
Edelläolevat nimitykset, virta ja vuo, eivät valitettavasti päde sähkövuohon, sillä sähkövirta on varattu jostain syystä elektronien virtaukselle, eikä sillä ole suoraan tekemistä sähkökentän kanssa. Sähkökentän nimityksissä joudumme pitäytymään nimityksissä sähkövuo ja sähkövuon tiheys.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Tuo oli hyvä. Jos magneettipiiri on muuta kuin ilmaa, niin siihen tulevat mutkistavat tekijät mukaan. Eli magneettijohteen kyllästyminen ja jäännösmagnetismi (hystereesi).

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Niin mutta, eikös se virta ylensä vaadi jonkin lähteen ja magneettikenttä on ainakin minun tietämäni mukaan lähteetön. Magneettikenttään kyllä sitoutuu virran tuottamaa energiaa, ja sen energia vapautuu tuottaen virtaa.

Voidaanko tuon sitotuneen energian purkautumista kutsua virraksi. Magneettikentän ominaisuutena on magnetoituvilla aineilla lähinnä erilainen kyky varastoida energiaa.

Yllättävän vähän faktaa näyttää muuten olevan tästä asiasta yleisessä tiedossa, kun ei asiasta ole vilkaampaa keskustelua syntynyt.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10596
Liittynyt16.3.2005

Magneettikenttä on nykytietämyksen mukaan lähteetön. Magneettisen monopolin olemassaolon väittää joku ennustaneensa, mutta olen kovin skeptinen.
Jos tarkemmin tutkitaan, niin ei ole vaihtosähköverkossakaan lähdettä, vaikka usein siellä sellaisen kuvitellaan olevan. Löytyy vain magneettikentän indusoimia potentiaalieroja. Tasasähköpiireissä saattaa olla lähde, mutta enpä menisi veikkaamaan puoleen tai toiseen.
Magneettipiirit yleensä havainnollisuuden vuoksi esitetään siten, että niissä olisi jotain napoja, kuten taskulampun patterissa. Missä muuten ovat yksikierroksisen johdinsilmukan muodostaman magneettidipolin navat? No joo, meni vähän filosofian puolelle.
Maapallolla on yhtä monta magneettista napaa kuin millä tahansa muulla kappaleella: tasan nolla. Magneettipiiri muodostaa aina suljetun silmukan, ja poikkeaa tässä mielessä sähkökentästä, joka alkaa ja päättyy johonkin pisteeseen. Magneettikenttä on lähteetön, sähkökenttä lähteellinen.
Magneettipiirien mitoittamisessa ajatus navoista on hyödyllinen: Magneettilähde on yleensä keskitetty kesto- tai sähkömagneetti. On helppoa ajatella, että rautasydämisen käämin päät muodostavat "magneettinavat", ja näiden välillä on "magneettijännite". Kun päiden väliin kytketään rautapiiri, niin siihen syntyy magneettivuo. Vuon suuruuden määrää Ohmin laki: P = Em/Rm, käytän tässä P:tä, kun ei ole näppiksessä kreikkalaisia kirjaimia. Em on magnetomotorinen voima, eli käämin virta x kierrosluku, Rm magneettiresistanssi, jonka määrää rautapiirin mitoitus ja permeabiliteetti. Vuontiheyden määrää raudan poikkipinta kussakin kohdassa.
Analogisesti sähkövirtapiirissä pätee Ohmin laki: I = U/R, ja virrantiheyden määrää johtimen poikkipinta.
Tilanne on toinen, jos piiri on avaruudessa. Maan magnetomotorisen voiman pystyy mittaustuloksista laskemaan, mutta magneettipiiri sulkeutuu kolmiulotteisesti ja muutenkin mutkikkaasti. Analogisesti tilanne vastaa elektrolyysikennoa, jos elektrodit ovat pieniä ja elektrolyytin johtokyky vaihtelee matkan varrella. Elektrolyysikennossa virrantiheys on suuri elektrodien lähellä, samoin magneettipiirissä vuontiheys "napojen" lähellä.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija
aldinia
Tetrafuran
Selittäkää mitä tarkoittaa magneettivuo ja magneettivuon tiheys.



Magneettivuon tiheys on magneettivuo jaettuna alalla. Siis 1 tesla = 1 Wb/m^2. Joku muu saa selittää merkityksen tarkemmin, itse en osaa.

Tässä on tullut aika tyhjentävästi selitettyä magneettivuon ja magneettivuon tiheyden välinen suhde.

Yritän vielä yksinkertaistaa asiaa: Magneettinen voima Fm, riippumatta siitä miten se on tuotettu, aikaansaa magneettikentän ( = magneettivuon ).
Helpointa on ajatella, että tämä magneettivuogeneraattori on sauvan muotoinen. Tällöin sauvan sisällä magneettivuo on sitä pienemmässä tilavuudessa, mitä pienempi sauvan poikkipinta-ala on ja mitä tehokkaampi on magnettivuogeneraattori. Tästä syntyy magneettivuon tiheys B sauvan sisälle. Magneettivuogeneraattorina voi olla esim sauvan ympärillä oleva virrallinen käämi tai jokin muu "ulkoinen" kenttä.

Sauvan ukopuolella magneettivuo leviää avaruutteen. Tässä avaruudessakin voidaan laskea magneettivuon tiheys mitä tahansa äärellistä pintaa kohti. Eikä liene edes kovin hankala laskutoimitus.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Virallinen määritelmä

"Magneettivuon tiheys B [T] = [Vs/m^2] = [tesla]
kuvaa avaruuteen jakautunutta magneettista voimaa, joka saa sähkövirran muutamaan suuntaansa."

Uusimmat

Suosituimmat