Kigeuzi cha Uga wa Sumaku
Kigeuzi cha Uga wa Sumaku: Tesla, Gauss, A/m, Oersted - Mwongozo Kamili wa Msongamano wa Mtiririko wa Sumaku na Nguvu ya Uga
Nyanja za sumaku ni nguvu zisizoonekana zinazozunguka sumaku, mikondo ya umeme, na hata sayari yetu yote. Kuelewa vitengo vya uga wa sumaku ni muhimu kwa wahandisi wa umeme, wanafizikia, mafundi wa MRI, na yeyote anayefanya kazi na sumaku-umeme au mota. Lakini hapa ndipo kuna tofauti muhimu ambayo watu wengi huikosa: kuna vipimo viwili vya sumaku tofauti kimsingi—uga-B (msongamano wa mtiririko) na uga-H (nguvu ya uga)—na kubadilisha kati yao kunahitaji kujua sifa za sumaku za nyenzo. Mwongozo huu unaelezea Tesla, Gauss, A/m, Oersted, na fizikia nyuma ya vipimo vya uga wa sumaku.
Uga wa Sumaku ni nini?
Uga wa sumaku ni uga wa vekta unaoelezea ushawishi wa sumaku kwenye chaji za umeme zinazosonga, mikondo ya umeme, na nyenzo za sumaku. Nyanja za sumaku hutolewa na chaji zinazosonga (mikondo ya umeme) na momentamu za sumaku za ndani za chembe za msingi (kama elektroni).
Kiasi Mbili za Uga wa Sumaku
Uga-B (Msongamano wa Mtiririko wa Sumaku)
Hupima nguvu halisi ya sumaku inayopatikana kwa chaji inayosonga. Inajumuisha athari ya nyenzo. Vitengo: Tesla (T), Gauss (G), Weber/m².
Fomula: F = q(v × B)
ambapo: F = nguvu, q = chaji, v = kasi, B = msongamano wa mtiririko
Uga-H (Nguvu ya Uga wa Sumaku)
Hupima nguvu ya usumaku inayounda uga, bila kujali nyenzo. Vitengo: Ampere/mita (A/m), Oersted (Oe).
Fomula: H = B/μ₀ - M (katika ombwe: H = B/μ₀)
ambapo: μ₀ = upenyaji wa nafasi huru = 1.257×10⁻⁶ T·m/A, M = usumaku
Katika ombwe au hewa: B = μ₀ × H. Katika nyenzo za sumaku: B = μ₀ × μᵣ × H, ambapo μᵣ ni upenyaji linganishi (1 kwa hewa, hadi 100,000+ kwa baadhi ya nyenzo!)
Mambo ya Haraka Kuhusu Uga wa Sumaku
Uga wa sumaku wa Dunia ni karibu mikrotesla 25-65 (Gauss 0.25-0.65) kwenye uso—inatosha kugeuza sindano za dira
Sumaku ya jokofu hutoa takriban Tesla 0.001 (Gauss 10) kwenye uso wake
Mashine za MRI hutumia Tesla 1.5 hadi 7—hadi mara 140,000 zaidi ya uga wa Dunia!
Uga wa sumaku unaoendelea wenye nguvu zaidi kuwahi kutengenezwa katika maabara: Tesla 45.5 (Chuo Kikuu cha Jimbo la Florida)
Nyota za nyutroni zina nyanja za sumaku hadi Tesla milioni 100—zenye nguvu zaidi katika ulimwengu
Ubongo wa mwanadamu hutoa nyanja za sumaku za karibu pikotesla 1-10, zinazoweza kupimwa na skani za MEG
Treni za Maglev hutumia nyanja za sumaku za Tesla 1-4 kuelea na kusukuma treni kwa kasi ya 600+ km/h
Tesla 1 = Gauss 10,000 hasa (uhusiano uliobainishwa kati ya mifumo ya SI na CGS)
Fomula za Ubadilishaji - Jinsi ya Kubadilisha Vitengo vya Uga wa Sumaku
Ubadilishaji wa uga wa sumaku umegawanywa katika makundi mawili: ubadilishaji wa uga-B (msongamano wa mtiririko) ni wa moja kwa moja, huku ubadilishaji wa uga-B ↔ uga-H ukihitaji sifa za nyenzo.
Ubadilishaji wa Uga-B (Msongamano wa Mtiririko) - Tesla ↔ Gauss
Kitengo cha msingi: Tesla (T) = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
| Kutoka | Hadi | Fomula | Mfano |
|---|---|---|---|
| T | G | G = T × 10,000 | 0.001 T = 10 G |
| G | T | T = G ÷ 10,000 | 1 G = 0.0001 T |
| T | mT | mT = T × 1,000 | 0.001 T = 1 mT |
| T | µT | µT = T × 1,000,000 | 0.00005 T = 50 µT |
| G | mG | mG = G × 1,000 | 0.5 G = 500 mG |
Dokezo la Haraka: Kumbuka: 1 T = 10,000 G hasa. Uga wa Dunia ≈ 50 µT = 0.5 G.
Kwa Vitendo: Skani ya MRI: 1.5 T = 15,000 G. Sumaku ya jokofu: 0.01 T = 100 G.
Ubadilishaji wa Uga-H (Nguvu ya Uga) - A/m ↔ Oersted
Kitengo cha msingi: Ampere kwa mita (A/m) - kitengo cha SI cha nguvu ya usumaku
| Kutoka | Hadi | Fomula | Mfano |
|---|---|---|---|
| Oe | A/m | A/m = Oe × 79.5775 | 1 Oe = 79.58 A/m |
| A/m | Oe | Oe = A/m ÷ 79.5775 | 1000 A/m = 12.57 Oe |
| kA/m | Oe | Oe = kA/m × 12.566 | 10 kA/m = 125.7 Oe |
Dokezo la Haraka: Oersted 1 ≈ 79.58 A/m. Hutumika katika usanifu wa sumaku-umeme na kurekodi kwa sumaku.
Kwa Vitendo: Ushurutishaji wa diski kuu: 200-300 kA/m. Sumaku-umeme: 1000-10000 A/m.
Kubadilisha Uga-B ↔ Uga-H (KATIKA OMBWE PEKEE)
| Kutoka | Hadi | Fomula | Mfano |
|---|---|---|---|
| A/m | T | T = A/m × μ₀ = A/m × 1.257×10⁻⁶ | 1000 A/m = 0.001257 T |
| T | A/m | A/m = T ÷ μ₀ = T ÷ 1.257×10⁻⁶ | 0.001 T = 795.8 A/m |
| Oe | G | G ≈ Oe (katika ombwe) | 1 Oe ≈ 1 G hewani |
| Oe | T | T = Oe × 0.0001 | 100 Oe = 0.01 T |
Fomula ya Nyenzo: Katika nyenzo: B = μ₀ × μᵣ × H, ambapo μᵣ = upenyaji linganishi
Thamani za μᵣ kwa Nyenzo za Kawaida
| Nyenzo | Thamani ya μᵣ |
|---|---|
| Ombwe, hewa | 1.0 |
| Alumini, shaba | ~1.0 |
| Nikeli | 100-600 |
| Chuma laini | 200-2,000 |
| Chuma cha silikoni | 1,500-7,000 |
| Permalloy | 8,000-100,000 |
| Supermalloy | up to 1,000,000 |
Katika chuma (μᵣ ≈ 2000), 1000 A/m huunda 2.5 T, si 0.00126 T!
MUHIMU: Kuelewa Uga-B dhidi ya Uga-H
Kuchanganya B na H kunaweza kusababisha makosa makubwa katika usanifu wa sumaku-umeme, hesabu za mota, na kinga ya sumaku!
- Uga-B (Tesla, Gauss) ndicho unachopima kwa kutumia gausimita au kichunguzi cha Hall
- Uga-H (A/m, Oersted) ndicho unachotumia kwa kutumia mkondo kupitia koili
- Hewani: 1 Oe ≈ 1 G na 1 A/m = 1.257 µT (kigeuzi chetu hutumia hii)
- Katika chuma: Uga-H uleule hutoa uga-B wenye nguvu mara 1000 zaidi kutokana na usumaku wa nyenzo!
- Vipimo vya MRI hutumia uga-B (Tesla) kwa sababu ndicho kinachoathiri mwili
- Usanifu wa sumaku-umeme hutumia uga-H (A/m) kwa sababu ndicho mkondo unaunda
Kuelewa Kila Kitengo cha Uga wa Sumaku
Tesla (T)(Uga-B)
Ufafanuzi: Kitengo cha SI cha msongamano wa mtiririko wa sumaku. 1 T = 1 Weber/m² = 1 kg/(A·s²)
Limepatikana jina kutoka kwa: Nikola Tesla (1856-1943), mvumbuzi na mhandisi wa umeme
Matumizi: Mashine za MRI, sumaku za utafiti, vipimo vya mota
Thamani za Kawaida: Dunia: 50 µT | Sumaku ya jokofu: 10 mT | MRI: 1.5-7 T
Gauss (G)(Uga-B)
Ufafanuzi: Kitengo cha CGS cha msongamano wa mtiririko wa sumaku. 1 G = 10⁻⁴ T = 100 µT
Limepatikana jina kutoka kwa: Carl Friedrich Gauss (1777-1855), mwanahisabati na mwanafizikia
Matumizi: Vifaa vya zamani, geofizikia, gausimita za viwandani
Thamani za Kawaida: Dunia: 0.5 G | Sumaku ya spika: 1-2 G | Sumaku ya Neodymium: 1000-3000 G
Ampere kwa mita (A/m)(Uga-H)
Ufafanuzi: Kitengo cha SI cha nguvu ya uga wa sumaku. Mkondo kwa kila kitengo cha urefu unaounda uga.
Matumizi: Usanifu wa sumaku-umeme, hesabu za koili, upimaji wa nyenzo za sumaku
Thamani za Kawaida: Dunia: 40 A/m | Solenoidi: 1000-10000 A/m | Sumaku ya viwandani: 100 kA/m
Oersted (Oe)(Uga-H)
Ufafanuzi: Kitengo cha CGS cha nguvu ya uga wa sumaku. 1 Oe = 79.5775 A/m
Limepatikana jina kutoka kwa: Hans Christian Ørsted (1777-1851), aligundua usumakuumeme
Matumizi: Kurekodi kwa sumaku, vipimo vya sumaku za kudumu, mizunguko ya histerisisi
Thamani za Kawaida: Ushurutishaji wa diski kuu: 2000-4000 Oe | Sumaku ya kudumu: 500-2000 Oe
Mikrotesla (µT)(Uga-B)
Ufafanuzi: Sehemu ya milioni moja ya Tesla. 1 µT = 10⁻⁶ T = 0.01 G
Matumizi: Geofizikia, urambazaji, vipimo vya EMF, bayomagnetizimu
Thamani za Kawaida: Uga wa Dunia: 25-65 µT | Ubongo (MEG): 0.00001 µT | Laini za umeme: 1-10 µT
Gama (γ)(Uga-B)
Ufafanuzi: Sawa na nanotesla 1. 1 γ = 1 nT = 10⁻⁹ T. Hutumika katika geofizikia.
Matumizi: Uchunguzi wa sumaku, akiolojia, utafutaji wa madini
Thamani za Kawaida: Utambuzi wa kasoro za sumaku: 1-100 γ | Mabadiliko ya kila siku: ±30 γ
Ugunduzi wa Usumakuumeme
1820 — Hans Christian Ørsted
Usumakuumeme
Wakati wa onyesho la mhadhara, Ørsted aliona sindano ya dira ikigeuka karibu na waya wenye mkondo. Hii ilikuwa ni uchunguzi wa kwanza uliounganisha umeme na usumaku. Alichapisha matokeo yake kwa Kilatini, na ndani ya wiki chache, wanasayansi kote Ulaya walikuwa wakirudia jaribio hilo.
Alithibitisha kwamba mikondo ya umeme huunda nyanja za sumaku, na kuanzisha uwanja wa usumakuumeme
1831 — Michael Faraday
Uvuvio wa sumakuumeme
Faraday aligundua kuwa nyanja za sumaku zinazobadilika huunda mikondo ya umeme. Kusogeza sumaku kupitia koili ya waya kulizalisha umeme—kanuni nyuma ya kila jenereta na transfoma ya umeme leo.
Iliwezesha uzalishaji wa nishati ya umeme, transfoma, na gridi ya kisasa ya umeme
1873 — James Clerk Maxwell
Nadharia ya usumakuumeme iliyounganishwa
Milinganyo ya Maxwell iliunganisha umeme, usumaku, na mwanga kuwa nadharia moja. Alianzisha dhana za uga-B na uga-H kama kiasi tofauti, akionyesha kuwa mwanga ni wimbi la sumakuumeme.
Alitabiri mawimbi ya sumakuumeme, na kusababisha redio, rada, na mawasiliano yasiyo na waya
1895 — Hendrik Lorentz
Sheria ya nguvu ya Lorentz
Alielezea nguvu kwenye chembe iliyochajiwa inayosonga katika nyanja za sumaku na umeme: F = q(E + v × B). Fomula hii ni ya msingi kuelewa jinsi mota, viongeza kasi vya chembe, na mirija ya miale ya kathodi inavyofanya kazi.
Msingi wa kuelewa mwendo wa chembe katika nyanja, spektrometri ya misa, na fizikia ya plasma
1908 — Heike Kamerlingh Onnes
Upitishaji mkuu
Kwa kupoza zebaki hadi 4.2 K, Onnes aligundua kuwa upinzani wake wa umeme ulitoweka kabisa. Vipitishio vikuu hufukuza nyanja za sumaku (athari ya Meissner), na kuwezesha sumaku zenye nguvu sana bila upotezaji wa nishati.
Ilisababisha mashine za MRI, treni za Maglev, na sumaku za viongeza kasi vya chembe zinazozalisha nyanja za 10+ Tesla
1960 — Theodore Maiman
Laser ya kwanza
Ingawa haihusiani moja kwa moja na usumaku, laseri ziliwezesha vipimo sahihi vya uga wa sumaku kupitia athari za magneto-optiki kama mzunguko wa Faraday na athari ya Zeeman.
Ilileta mapinduzi katika hisia za uga wa sumaku, vitenganishi vya macho, na uhifadhi wa data wa sumaku
1971 — Raymond Damadian
Upigaji picha wa kimatibabu wa MRI
Damadian aligundua kuwa tishu za saratani zina nyakati tofauti za utulivu wa sumaku kuliko tishu zenye afya. Hii ilisababisha MRI (Upigaji picha wa Mwangwi wa Sumaku), ikitumia nyanja za Tesla 1.5-7 kuunda skani za kina za mwili bila mionzi.
Ilibadilisha utambuzi wa kimatibabu, na kuwezesha upigaji picha usio vamizi wa tishu laini, ubongo, na viungo
Matumizi ya Nyanja za Sumaku katika Ulimwengu Halisi
Upigaji Picha na Matibabu ya Kimatibabu
Skena za MRI
Nguvu ya Uga: Tesla 1.5-7
Huunda picha za kina za 3D za tishu laini, ubongo, na viungo
MEG (Magnetoencephalography)
Nguvu ya Uga: pikotesla 1-10
Hupima shughuli za ubongo kwa kugundua nyanja ndogo za sumaku kutoka kwa nyuroni
Hyperthermia ya Sumaku
Nguvu ya Uga: Tesla 0.01-0.1
Hupasha joto chembechembe za sumaku katika uvimbe ili kuua seli za saratani
TMS (Uchochezi wa Sumaku wa Transcranial)
Nguvu ya Uga: mapigo ya Tesla 1-2
Hutibu unyogovu kwa kuchochea maeneo ya ubongo na mapigo ya sumaku
Usafiri
Treni za Maglev
Nguvu ya Uga: Tesla 1-4
Huelea na kusukuma treni kwa kasi ya 600+ km/h bila msuguano
Mota za Umeme
Nguvu ya Uga: Tesla 0.5-2
Hubadilisha nishati ya umeme kuwa mwendo wa mitambo katika magari ya umeme, vifaa, roboti
Fani za Sumaku
Nguvu ya Uga: Tesla 0.1-1
Msaada usio na msuguano kwa mitambo ya kasi ya juu na magurudumu ya kuruka
Uhifadhi wa Data na Elektroniki
Diski Kuu
Nguvu ya Uga: ushurutishaji wa 200-300 kA/m
Huhifadhi data katika vikoa vya sumaku; vichwa vya kusoma hugundua nyanja za 0.1-1 mT
RAM ya Sumaku (MRAM)
Nguvu ya Uga: 10-100 mT
Kumbukumbu isiyoyeyuka inayotumia viunganisho vya handaki vya sumaku
Kadi za Mikopo
Nguvu ya Uga: 300-400 Oe
Mistari ya sumaku iliyosimbwa na habari za akaunti
Hadithi za Uongo na Dhana Potofu za Kawaida Kuhusu Nyanja za Sumaku
Tesla na Gauss hupima vitu tofauti
Hitimisho: UONGO
Vyote viwili hupima kitu kilekile (uga-B/msongamano wa mtiririko), lakini katika mifumo tofauti ya vitengo. Tesla ni SI, Gauss ni CGS. 1 T = 10,000 G hasa. Vinaweza kubadilishana kama mita na futi.
Unaweza kubadilisha kwa uhuru kati ya A/m na Tesla
Hitimisho: KWA MASHARTI
Ni kweli tu katika ombwe/hewa! Katika nyenzo za sumaku, ubadilishaji unategemea upenyaji μᵣ. Katika chuma (μᵣ~2000), 1000 A/m huunda 2.5 T, si 0.00126 T. Daima eleza dhana yako unapobadilisha B ↔ H.
Nyanja za sumaku ni hatari kwa wanadamu
Hitimisho: KWA UJUMLA UONGO
Nyanja za sumaku tulivu hadi Tesla 7 (mashine za MRI) huchukuliwa kuwa salama. Mwili wako ni wazi kwa nyanja za sumaku tulivu. Wasiwasi upo kwa nyanja zinazobadilika haraka sana (mikondo iliyovuvutwa) au nyanja zilizo juu ya 10 T. Uga wa Dunia wa 50 µT hauna madhara kabisa.
'Nguvu' ya uga wa sumaku inamaanisha Tesla
Hitimisho: TATA
Inachanganya! Katika fizikia, 'nguvu ya uga wa sumaku' inamaanisha hasa uga-H (A/m). Lakini kwa mazungumzo, watu husema 'uga wa sumaku wenye nguvu' wakimaanisha uga-B wa juu (Tesla). Daima fafanua: uga-B au uga-H?
Oersted na Gauss ni kitu kimoja
Hitimisho: UONGO (LAKINI KARIBU)
Katika ombwe: 1 Oe ≈ 1 G kiidadi, LAKINI hupima kiasi tofauti! Oersted hupima uga-H (nguvu ya usumaku), Gauss hupima uga-B (msongamano wa mtiririko). Ni kama kuchanganya nguvu na nishati—hutokea kuwa na nambari zinazofanana hewani, lakini ni tofauti kifizikia.
Sumaku-umeme ni zenye nguvu zaidi kuliko sumaku za kudumu
Hitimisho: INATEGEMEA
Sumaku-umeme za kawaida: 0.1-2 T. Sumaku za Neodymium: uga wa uso wa 1-1.4 T. Lakini sumaku-umeme za upitishaji mkuu zinaweza kufikia 20+ Tesla, na kuzidi kwa mbali sumaku yoyote ya kudumu. Sumaku-umeme hushinda kwa nyanja za hali ya juu; sumaku za kudumu hushinda kwa ukubwa mdogo na kutotumia nishati.
Nyanja za sumaku haziwezi kupita kwenye nyenzo
Hitimisho: UONGO
Nyanja za sumaku hupenya nyenzo nyingi kwa urahisi! Vipitishio vikuu pekee ndivyo hufukuza kabisa nyanja za B (athari ya Meissner), na nyenzo zenye upenyaji wa juu (mu-metal) zinaweza kuelekeza upya mistari ya uga. Hii ndiyo sababu kinga ya sumaku ni ngumu—huwezi 'kuzuia' nyanja kama unavyoweza kufanya na nyanja za umeme.
Jinsi ya Kupima Nyanja za Sumaku
Sensor ya Athari ya Hall
Masafa: 1 µT hadi 10 T
Usahihi: ±1-5%
Hupima: Uga-B (Tesla/Gauss)
Ya kawaida zaidi. Kifaa cha nusu-kipitishi kinachotoa voltage sawia na uga-B. Hutumika katika simu janja (dira), gausimita, na sensorer za mkao.
Faida: Nafuu, ndogo, hupima nyanja tulivu
Hasara: Hushawishika na joto, usahihi mdogo
Magnetomita ya Fluxgate
Masafa: 0.1 nT hadi 1 mT
Usahihi: ±0.1 nT
Hupima: Uga-B (Tesla)
Hutumia ujazaji wa msingi wa sumaku kugundua mabadiliko madogo ya uga. Hutumika katika geofizikia, urambazaji, na misheni za angani.
Faida: Nyeti sana, nzuri kwa nyanja dhaifu
Hasara: Haiwezi kupima nyanja za juu, ghali zaidi
SQUID (Kifaa cha Kuingilia cha Kuantamu cha Upitishaji Mkuu)
Masafa: 1 fT hadi 1 mT
Usahihi: ±0.001 nT
Hupima: Uga-B (Tesla)
Magnetomita nyeti zaidi. Inahitaji upoaji wa heliamu kioevu. Hutumika katika skani za ubongo za MEG na utafiti wa msingi wa fizikia.
Faida: Unyeti usio na kifani (femtotesla!)
Hasara: Inahitaji upoaji wa kriojeni, ghali sana
Koili ya Utafutaji (Koili ya Uvuvio)
Masafa: 10 µT hadi 10 T
Usahihi: ±2-10%
Hupima: Mabadiliko katika uga-B (dB/dt)
Koili ya waya inayozalisha voltage wakati mtiririko unabadilika. Haiwezi kupima nyanja tulivu—nyanja za AC au zinazosonga pekee.
Faida: Rahisi, imara, ina uwezo wa nyanja za juu
Hasara: Hupima nyanja zinazobadilika tu, si DC
Koili ya Rogowski
Masafa: 1 A hadi 1 MA
Usahihi: ±1%
Hupima: Mkondo (unaohusiana na uga-H)
Hupima mkondo wa AC kwa kugundua uga wa sumaku unaounda. Hufungwa kuzunguka kondakta bila kugusa.
Faida: Isiyo vamizi, masafa mapana ya nguvu
Hasara: AC pekee, haipimi uga moja kwa moja
Mbinu Bora za Ubadilishaji wa Uga wa Sumaku
Mbinu Bora
- Jua aina ya uga wako: uga-B (Tesla, Gauss) dhidi ya uga-H (A/m, Oersted) ni tofauti kimsingi
- Nyenzo ni muhimu: ubadilishaji wa B↔H unahitaji kujua upenyaji. Chukulia ombwe tu ikiwa una uhakika!
- Tumia viambishi awali sahihi: mT (militesla), µT (mikrotesla), nT (nanotesla) kwa usomaji
- Kumbuka Tesla 1 = Gauss 10,000 hasa (ubadilishaji wa SI dhidi ya CGS)
- Katika ombwe: 1 A/m ≈ 1.257 µT (zidisha kwa μ₀ = 4π×10⁻⁷)
- Kwa usalama wa MRI: daima eleza kwa Tesla, si Gauss (kiwango cha kimataifa)
Makosa ya Kawaida ya Kuepuka
- Kuchanganya uga-B na uga-H: Tesla hupima B, A/m hupima H—tofauti kabisa!
- Kubadilisha A/m kuwa Tesla katika nyenzo: Inahitaji upenyaji wa nyenzo, si μ₀ tu
- Kutumia Gauss kwa nyanja zenye nguvu: Tumia Tesla kwa uwazi (1.5 T ni wazi zaidi kuliko 15,000 G)
- Kudhania uga wa Dunia ni Gauss 1: Kwa kweli ni Gauss 0.25-0.65 (25-65 µT)
- Kusahau mwelekeo: Nyanja za sumaku ni vekta zenye ukubwa NA mwelekeo
- Kuchanganya Oersted na A/m kimakosa: 1 Oe = 79.577 A/m (si nambari kamili!)
Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara
Kuna tofauti gani kati ya Tesla na Gauss?
Tesla (T) ni kitengo cha SI, Gauss (G) ni kitengo cha CGS. 1 Tesla = 10,000 Gauss hasa. Tesla inapendelewa kwa matumizi ya kisayansi na kimatibabu, huku Gauss bado ikiwa ya kawaida katika fasihi ya zamani na baadhi ya miktadha ya viwandani.
Naweza kubadilisha A/m moja kwa moja kuwa Tesla?
Katika ombwe/hewa pekee! Katika ombwe: B (Tesla) = μ₀ × H (A/m) ambapo μ₀ = 4π×10⁻⁷ ≈ 1.257×10⁻⁶ T·m/A. Katika nyenzo za sumaku kama chuma, unahitaji upenyaji linganishi wa nyenzo (μᵣ), ambao unaweza kuwa kutoka 1 hadi 100,000+. Kigeuzi chetu kinachukulia ombwe.
Kwa nini kuna vipimo viwili tofauti vya uga wa sumaku?
Uga-B (msongamano wa mtiririko) hupima nguvu halisi ya sumaku inayopatikana, ikijumuisha athari za nyenzo. Uga-H (nguvu ya uga) hupima nguvu ya usumaku inayounda uga, bila kujali nyenzo. Katika ombwe B = μ₀H, lakini katika nyenzo B = μ₀μᵣH ambapo μᵣ hutofautiana sana.
Uga wa sumaku wa Dunia una nguvu kiasi gani?
Uga wa Dunia huanzia mikrotesla 25-65 (Gauss 0.25-0.65) kwenye uso. Ni dhaifu zaidi kwenye ikweta (~25 µT) na wenye nguvu zaidi kwenye ncha za sumaku (~65 µT). Hii ni nguvu ya kutosha kuelekeza sindano za dira lakini ni dhaifu mara 20,000-280,000 kuliko mashine za MRI.
Je, Tesla 1 ni uga wa sumaku wenye nguvu?
Ndiyo! Tesla 1 ni karibu mara 20,000 zaidi ya uga wa Dunia. Sumaku za jokofu ni ~0.001 T (10 G). Mashine za MRI hutumia 1.5-7 T. Sumaku zenye nguvu zaidi za maabara hufikia ~45 T. Nyota za nyutroni pekee ndizo huzidi mamilioni ya Tesla.
Kuna uhusiano gani kati ya Oersted na A/m?
1 Oersted (Oe) = 1000/(4π) A/m ≈ 79.577 A/m. Oersted ni kitengo cha CGS cha uga-H, huku A/m ikiwa ni kitengo cha SI. Sababu ya ubadilishaji inatokana na ufafanuzi wa ampere na vitengo vya sumakuumeme vya CGS.
Kwa nini mashine za MRI hutumia Tesla, si Gauss?
Viwango vya kimataifa (IEC, FDA) vinahitaji Tesla kwa upigaji picha wa kimatibabu. Hii huepuka mkanganyiko (1.5 T dhidi ya 15,000 G) na inalingana na vitengo vya SI. Kanda za usalama za MRI zimebainishwa kwa Tesla (miongozo ya 0.5 mT, 3 mT).
Je, nyanja za sumaku zinaweza kuwa hatari?
Nyanja tulivu >1 T zinaweza kuingilia vidhibiti mapigo ya moyo na kuvuta vitu vya feromagnetiki (hatari ya kombora). Nyanja zinazobadilika na wakati zinaweza kuvuvuta mikondo (uchochezi wa neva). Itifaki za usalama za MRI hudhibiti kwa ukali mfiduo. Uga wa Dunia na sumaku za kawaida (<0.01 T) huchukuliwa kuwa salama.
Saraka Kamili ya Zana
Zana zote 71 zinazopatikana kwenye UNITS