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tesla
Unidad de sistemaUnidad derivada del SI
Unidad deCampo magnético B
Densidad de flujo magnético
SímboloT
Lleva el nombre deNikola 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 Pesas y Medidas en 1960 y lleva el nombre [1] en honor a 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 del campo magnético pulsado sostenido más alto ha sido producido por científicos en el campus del Laboratorio Nacional de Los Alamos del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético , el primer campo magnético no destructivo de 100 tesla del mundo. [2] 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. [3]

Definición [ editar ]

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 ). [4]

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 [ editar ]

En la producción de la fuerza de Lorentz , la diferencia entre los campos eléctricos y los campos magnéticos es que una fuerza de un campo magnético en una partícula cargada generalmente se debe al movimiento de la partícula cargada, [5] mientras que la fuerza impartida por un campo eléctrico en un La partícula cargada no se debe 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 destaca inmediatamente el hecho de que si unEl campo electromagnético 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). [6] [7]

En los ferroimanes , el movimiento que crea el campo magnético es el espín del electrón [8] (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 [ editar ]

Un tesla equivale a: [9] [ página necesaria ]

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 . [10] Por lo 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, [11] c = ( ε 0 μ 0 ) −1/2 , e insertando los valores SI y las unidades 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 [ editar ]

Artículo principal: Órdenes de magnitud (campo magnético)

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 [12]
  • 4 T - fuerza del imán superconductor construido alrededor del detector CMS en el CERN [13]
  • 5.16 T - la resistencia de una matriz Halbach a temperatura ambiente especialmente diseñada [14]
  • 8 T - la fuerza de los imanes LHC
  • 11,75 T: la fuerza de los imanes INUMAC, el escáner de IRM más grande [15]
  • 13 T - fuerza del sistema magnético superconductor ITER [16]
  • 14,5 T: la intensidad de campo magnético más alta jamás registrada para un imán de dirección del acelerador en Fermilab [17]
  • 16 T - intensidad del campo magnético necesaria para hacer levitar una rana [18] (mediante la levitación diamagnética del agua en sus tejidos corporales) según el Premio Ig Nobel de Física 2000 [19]
  • 17,6 T: campo más fuerte atrapado en un superconductor en un laboratorio en julio de 2014 [20]
  • 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 [21]
  • 45 T: el récord mundial actual (2015) de imanes de campo continuo [21]
  • 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

Notas y referencias [ editar ]

  1. ^ "Detalles de las unidades SI" . tamaños.com. 2011-07-01 . Consultado el 4 de octubre de 2011 .
  2. ^ "El campo magnético no destructivo más fuerte: récord mundial establecido en el nivel de 100 tesla" . Laboratorio Nacional de Los Alamos . Consultado el 6 de noviembre de 2014 .
  3. ^ D. Nakamura, A. Ikeda, H. Sawabe, YH Matsuda y S. Takeyama (2018) , hito del campo magnético
  4. ^ El Sistema Internacional de Unidades (SI), octava edición , BIPM , eds. (2006), ISBN 92-822-2213-6 , Tabla 3. Unidades derivadas coherentes en el SI con nombres y símbolos especiales Archivado 2007-06-18 en Wayback Machine 
  5. ^ Gregory, Frederick (2003). Historia de la ciencia 1700 al presente . La empresa docente.
  6. ^ Parker, Eugene (2007). Conversaciones sobre campos eléctricos y magnéticos en el cosmos . Prensa de la Universidad de Princeton. pag. 65. ISBN 978-0691128412.
  7. ^ Kurt, Oughstun (2006). Propagación de pulsos electromagnéticos y ópticos . Saltador. pag. 81. ISBN 9780387345994.
  8. ^ Herman, Stephen (2003). El libro de texto estándar de electricidad de Delmar . Editores Delmar. pag. 97. ISBN 978-1401825652.
  9. ^ Enciclopedia de física de McGraw Hill (segunda edición), CB Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3 
  10. ^ "Preguntas frecuentes sobre geomagnetismo" . Centro Nacional de Datos Geofísicos . Consultado el 21 de octubre de 2013 .
  11. ^ Panofsky, WKH; Phillips, M. (1962). Electricidad clásica y magnetismo. Addison-Wesley. pag. 182. ISBN 978-0-201-05702-7 . 
  12. ^ "Campo ultra alto" . Bruker BioSpin . Consultado el 4 de octubre de 2011 .
  13. ^ "Imán superconductor en CMS" . Consultado el 9 de febrero de 2013 .
  14. ^ "El imán dipolo permanente más fuerte" (PDF) . Consultado el 2 de mayo de 2020 .
  15. ^ "ISEULT - INUMAC" . Consultado el 17 de febrero de 2014 .
  16. ^ "ITER - el camino hacia la nueva energía" . Consultado el 19 de abril de 2012 .
  17. ^ Hesla, Leah. "Fermilab alcanza un campo de 14,5 teslas para el imán del acelerador, estableciendo un nuevo récord mundial" . Consultado el 13 de julio de 2020 .
  18. ^ "De ranas voladoras y levitrones" por MV Berry y AK Geim, European Journal of Physics, v. 18, 1997, p. 307–13 " (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de octubre de 2020. Consultado el 4 de octubre de 2020 .
  19. ^ "Los ganadores del premio Ig Nobel 2000" . Consultado el 12 de mayo de 2013 .)
  20. ^ "Superconductor atrapa el campo magnético más fuerte hasta ahora" . Consultado el 2 de julio de 2014 .
  21. ^ a b "Récords mundiales de Mag Lab" . Centro de medios . Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético, EE. UU. 2008 . Consultado el 24 de octubre de 2015 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Herramienta de conversión Gauss ↔ Tesla