ウェーバー(Wb)— 磁束のSI単位:定義・テスラ換算・由来
ウェーバー(Wb)の定義、テスラ換算式、歴史的由来をわかりやすく解説。磁束のSI単位を基礎から応用まで簡潔に理解。
物理学では、ウェーバー(記号:Wb; /ˈveɪbər/、/ˈwɛbər/、または/ˈwiːbər/)は、磁束のSI単位である。磁束密度が1Wb/m2(1平方メートルあたり1ウェーバー)の場合、1テスラとなる。
ウェーバーは、ドイツの物理学者ヴィルヘルム・エドゥアルド・ウェーバー(1804-1891)にちなんで命名されました。
定義と基本関係
ウェーバー(Wb)は磁束の量を表すSI単位で、以下の等式で表されます。
- 1 Wb = 1 T·m2(テスラ×平方メートル) — 磁束密度Bが1テスラの領域を1平方メートル通る磁束。
- 1 Wb = 1 V·s(ボルト×秒) — ファラデーの電磁誘導則により、磁束の時間変化率が1 Wb/sのとき起電力は1 Vとなる。
次元・換算
- SI基本単位での次元:1 Wb = 1 V·s = 1 kg·m2·s−2·A−1
- CGS(ガウス単位系)との換算:1 Wb = 108 マクスウェル(Mx)
式と応用例
平面なループを考えると、磁束Φは次式で与えられます:
Φ = B·A·cosθ
ここでBは磁束密度(テスラ)、Aは面積(m2)、θは磁場と面法線のなす角です。単位はWb。
例:
- 地球の磁場(約50 μT)を受ける1 m2のループの磁束は約50×10−6 Wb(= 5.0×10−5 Wb)。
- B = 0.2 T、A = 0.05 m2、θ = 30° のとき、 Φ = 0.2 × 0.05 × cos30° ≒ 8.66×10−3 Wb。
- 磁束変化と起電力:Φが1 Wbから0 Wbに1秒で変化すると、平均起電力は約1 V(|ε| = |dΦ/dt| = 1 V)になる。
記号・発音・歴史
- 記号は Wb。英語読みでは /ˈveɪbər/ や /ˈwɛbər/、/ˈwiːbər/ など複数の発音がある。
- 名前はドイツの物理学者ヴィルヘルム・E. ウェーバーに由来し、電磁気学の分野で功績がある人物にちなむ命名である。
- ファラデーの電磁誘導則や電気機器(変圧器・発電機など)の設計・解析で広く用いられる単位である。
注意点
- 磁束密度B(テスラ)と磁束Φ(ウェーバー)は別の量である点に注意する。Φは面を貫く総和で、Bは単位面積あたりの磁束。
- 数値の桁や単位変換に注意して計算すること(特にCGS単位系との混同)。
定義
ウェーバーはファラデーの法則で定義され、ループを通る磁束の変化をループの周りの電場に関連付けることができます。1秒間に1ウェーバーの磁束の変化は、1ボルトの起電力を誘発します(2つの開回路端子間に1ボルトの電位差を生じさせます)。
公式には
ウェーバー(磁束の単位) - ウェーバーとは、1回転の回路を連結して、1秒間に一様な速度でゼロにすると1ボルトの起電力を発生させる磁束のことである。
SIベースの単位では、ウェーバーの寸法は(kg-m2)/(s2-A)です。多くの場合、ウェーバーは、テスラ平方メートル(T-m2)、ボルト秒(V-s)、またはジュール・パー・アンペア(J/A)のような他の派生単位で表現されます。
1 Wb=1 V-s=1 T-m2=1 J/A=108 Mx(maxwells)。
質問と回答
Q:ウーバーの記号は何ですか?
A:weberの記号はWbです。
Q:「ウェーバー」はどのように発音するのですか?
A:「ウェーバー」は、/ˈve↪Ll_26Ar/ /ˈwɛbər/または/ˈwiːbər/として発音することが出来ます。
Q:磁束のSI単位は何ですか?
A:磁束のSI単位はウェーバー(weber)です。
Q: 1平方メートルあたり1ウェーバーは何に相当しますか?
A: 1平方メートルあたり1ウェーバーは1テスラに相当します。
Q:ヴィルヘルム・エドゥアルド・ウェーバーとは何者か?
A:ヴィルヘルム・エドゥアルド・ウェーバーは1804年から1891年まで生きたドイツの物理学者です。
Q: 磁束の単位が彼の名にちなんで名づけられたのはなぜですか?
A: 磁束の単位は、彼の物理学への貢献が認められ、ウィルヘルム・エドゥアルト・ウェーバーの名にちなんで命名されました。
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