چگالی شار مغناطیسی چیست؟
چگالی شار مغناطیسی (Magnetic Flux Density) که معمولاً با نماد B نشان داده میشود، بیانگر شدت و تراکم خطوط میدان مغناطیسی عبوری از یک سطح عمود است. واحد SI برای این کمیت تسلا (Tesla) است. این واحد به افتخار مخترع بزرگ، نیکولا تسلا نامگذاری شده است. از نظر بنیادی، یک تسلا برابر است با عبور یک وبر شار مغناطیسی از سطحی به مساحت یک متر مربع.
فرمول و رابطه ریاضی
رابطه بین چگالی شار (B)، شار کل ($\Phi$) و مساحت (A) به صورت زیر است:
B = \frac{\Phi}{A}
بنابراین تحلیل ابعادی واحدها عبارت است از:
1 \text{ Tesla} = 1 \frac{\text{Weber}}{\text{meter}^2}
مقیاسهای واقعی تسلا
MRI پزشکی
دستگاههای MRI معمولاً دارای میدان قدرتمندی بین 1.5 T تا 3 T هستند.
بلندگوهای قوی
در فاصله هوایی (Air gap) آهنربای یک بلندگوی حرفهای، میدان معمولاً حدود 1 T تا 2.4 T است.
میدان زمین
میدان مغناطیسی سطح زمین بسیار ضعیف و در حدود 30 µT تا 60 µT است.
اشتباهات رایج
- تفاوت B و H: بسیاری از افراد تسلا (B) را با آمپر بر متر (H) اشتباه میگیرند. B اثر میدان در ماده است، در حالی که H عامل ایجاد میدان است. رابطه آنها B = µH است.
- تفاوت شار و چگالی شار: وبر (Weber) واحد شار کل است، اما تسلا واحد چگالی آن است. مثل تفاوت "جرم کل" و "چگالی". یک آهنربای کوچک میتواند تسلای بالایی داشته باشد اما وبر کمی تولید کند چون سطح کوچکی دارد.
سوالات متداول
آیا ۱۰ تسلا مقدار زیادی است؟+
بله، فوقالعاده زیاد است! قویترین آهنرباهای دائم نئودیمیوم به سختی به ۱.۵ تسلا میرسند. ۱۰ تسلا فقط توسط ابررساناها در آزمایشگاههای خاص یا شتابدهندههای ذرات (مثل CERN) قابل تولید است.
رابطه گاوس با تسلا چیست؟+
گاوس واحد قدیمیتر (CGS) برای چگالی شار است. هر ۱ تسلا برابر با ۱۰،۰۰۰ گاوس است. میدان زمین حدود ۰.۵ گاوس است.