Weber là gì?

Trong vật lý học, weber (/ˈveɪb-, ˈwɛb.ər/ — đọc là “VAY-, WEH-bər”; ký hiệu: Wb) là đơn vị của từ thông  trong Hệ đơn vị quốc tế (SI). Đơn vị này được suy ra từ định luật cảm ứng điện từ của Faraday, với mối quan hệ:

• 1 Wb = 1 V⋅s (một vôn-giây)

Mật độ từ thông bằng 1 Wb/m² (một weber trên mét vuông) tương đương với 1 tesla.

Đơn vị weber được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Wilhelm Eduard Weber (1804–1891).

Lịch sử hình thành của từ thông trong hệ đơn vị quốc tế SI

Năm 1861, Hiệp hội Vì sự Tiến bộ của Khoa học Anh (British Association for the Advancement of Science – gọi tắt là BA) đã thành lập một ủy ban dưới sự chủ trì của William Thomson (sau này là Lord Kelvin) để nghiên cứu các đơn vị điện học.

Đến tháng 2 năm 1902, trong một bản thảo có ghi chú bằng tay của Oliver Heaviside, nhà vật lý Giovanni Giorgi đã đề xuất một hệ đơn vị hợp lý cho điện từ học, trong đó bao gồm đơn vị weber. Ông ghi chú rằng: “Tích của volt và giây được BA gọi là weber.”

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) bắt đầu làm việc về thuật ngữ kỹ thuật điện vào năm 1909 và thành lập Ủy ban Kỹ thuật số 1 (TC1) năm 1911 — đây là ủy ban lâu đời nhất của IEC — với nhiệm vụ “chuẩn hóa các thuật ngữ và định nghĩa được sử dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật điện khác nhau, cũng như xác định sự tương đương giữa các thuật ngữ trong các ngôn ngữ khác nhau.”

Tuy nhiên, mãi đến năm 1927, TC1 mới xem xét các vấn đề tồn đọng về đại lượng và đơn vị điện – từ. Các nhà vật lý và kỹ sư điện nổi tiếng đã tranh luận về việc cường độ từ trường (H) và mật độ từ thông (B) có cùng bản chất vật lý hay không. Do bất đồng vẫn còn, IEC đã chỉ định một nhóm công tác đặc biệt để nghiên cứu sâu hơn nhằm chuẩn bị cho hội nghị tiếp theo.

Đến năm 1930, TC1 kết luận rằng H và B là hai đại lượng khác nhau, và bắt đầu xem xét việc đặt tên cho các đơn vị liên quan đến các trường và đại lượng từ.

Năm 1935, TC1 đề xuất tên cho một số đơn vị điện, trong đó có weber là đơn vị thực hành của từ thông (và maxwell cho hệ CGS).

Đến năm 1938, TC24 khuyến nghị hằng số từ thẩm của chân không là μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m làm cầu nối giữa các đơn vị cơ học và điện học. Nhóm này cũng công nhận rằng bất kỳ một trong các đơn vị thực hành hiện có như ohm, ampere, volt, henry, farad, coulomb hoặc weber đều có thể được chọn làm đơn vị cơ bản thứ tư.

Định nghĩa

Đơn vị weber (Wb) có thể được định nghĩa dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday, mô tả mối quan hệ giữa sự thay đổi của từ thông đi qua một vòng dây và suất điện động cảm ứng xung quanh vòng dây đó.

• Một sự thay đổi từ thông bằng 1 weber trong 1 giây sẽ cảm ứng một suất điện động bằng 1 volt (tức là tạo ra một hiệu điện thế 1 V giữa hai đầu mạch hở).

Định nghĩa chính thức:

Weber (đơn vị của từ thông) — Một weber là từ thông mà, khi liên kết với một mạch có một vòng dây, sẽ tạo ra trong mạch đó một suất điện động 1 volt nếu từ thông này giảm đều về 0 trong 1 giây.

Công thức:

Wb=V⋅s

(1 weber = 1 volt × 1 giây)

Ngoài ra, một weber cũng bằng tổng từ thông đi qua một mét vuông bề mặt vuông góc với từ trường có mật độ 1 tesla, tức là:

Wb=T⋅m^2

Khi biểu diễn bằng các đơn vị cơ bản của SI, ta có:

Wb=kg​⋅m^2 / S^2⋅A

Đơn vị weber còn được dùng trong định nghĩa của henry (H) — là 1 weber trên 1 ampere, do đó:

Wb=H⋅A

Ngoài ra, weber cũng có thể được biểu diễn bằng nhiều đơn vị khác nhau:

Wb=Ω⋅C=J/A=N⋅m​/A

Trong đó:

• Ω là ohm
• C là coulomb
• J là joule
• N là newton

Đơn vị đo Weber trong hệ thống đơn vị quốc tế SI