وبر (Weber) و یونیت پل (Unit Pole) چیستند؟
در فیزیک و مهندسی الکترومغناطیس، وبر (Weber) با نماد Wb، یکای استاندارد (SI) برای شار مغناطیسی است. این واحد به افتخار فیزیکدان آلمانی، ویلهلم ادوارد وبر نامگذاری شده است. شار مغناطیسی معیاری از تعداد خطوط میدان مغناطیسی است که از یک سطح مشخص عبور میکنند.
از طرف دیگر، یونیت پل (Unit Pole) یک واحد قدیمیتر در سیستم CGS (سانتیمتر-گرم-ثانیه) است که بیشتر در متون کلاسیک مغناطیس دیده میشود. یک "یونیت پل" به گونهای تعریف میشود که اگر در فاصله یک سانتیمتری از یک قطب مشابه قرار گیرد، نیرویی برابر با یک داین (Dyne) به آن وارد میکند. شار مغناطیسی خارج شده از یک یونیت پل در سیستم CGS غیرمنطقی (Unrationalized) برابر با 4π ماکسول (Maxwell) در نظر گرفته میشود.
فرمول محاسبه دستی
برای تبدیل این دو واحد به یکدیگر، باید از رابطه بین وبر و ماکسول و تعریف یونیت پل استفاده کنیم. رابطه پایه به شرح زیر است:
نکته: عدد 4π ناشی از هندسه کروی انتشار میدان از یک تکقطبی مغناطیسی فرضی است.
مثالهای کاربردی در ایران
دستگاههای MRI
در بیمارستانهای تهران که از دستگاههای MRI با قدرت ۱.۵ تسلا استفاده میکنند، شار مغناطیسی در سطح مقطع دستگاه بر حسب وبر محاسبه میشود، اما در متون قدیمی کالیبراسیون ممکن است به یونیت پل اشاره شود.
ترانسفورماتورهای توزیع
مهندسین برق در نیروگاههای ایران برای محاسبه اشباع هسته ترانسفورماتور، شار را بر حسب وبر میسنجند. تبدیل آن به یونیت پل برای مقایسه با استانداردهای دهه ۱۹۵۰ کاربرد دارد.
آزمایشگاههای فیزیک
دانشجویان فیزیک دانشگاه شریف برای درک مفهوم قانون گوس در مغناطیس، اغلب تمریناتی برای تبدیل شار عبوری (وبر) به تعداد قطبهای فرضی (Unit Pole) حل میکنند.
خطاهای رایج در محاسبه
- ×اشتباه گرفتن شار مغناطیسی (Weber) با چگالی شار مغناطیسی (Tesla).
- ×فراموش کردن ضریب 4π در تبدیل ماکسول به یونیت پل.
- ×استفاده از سیستم واحدهای آمریکایی به جای CGS یا SI.
- ×فرض خطی بودن رابطه در مواد فرومغناطیس (که صحیح نیست، اما در تبدیل واحد صرف صادق است).
- ×نوشتن اعداد بسیار بزرگ بدون استفاده از نماد علمی که باعث خطای خواندن میشود.