Weber (Wb) – SI-Einheit des magnetischen Flusses | Definition & Formel
Weber (Wb) erklärt: SI‑Einheit des magnetischen Flusses – Definition, Formel, Umrechnung zu Tesla und anschauliche Beispiele für Studium und Praxis.
In der Physik ist der Weber (Symbol: Wb; /ˈveɪbər/, /ˈwɛbər/, oder /ˈwiːbər/) die SI-Einheit des magnetischen Flusses. Eine Flussdichte von einem Wb/m² (ein Weber pro Quadratmeter) entspricht einem Tesla.
Der Weber ist nach dem deutschen Physiker Wilhelm Eduard Weber (1804–1891) benannt.
Definition
Der magnetische Fluss Φ durch eine Fläche A ist definiert als das Flächenintegral des Magnetfeldes B:
Φ = ∫A B · dA
Dabei ist Φ die magnetische Flussgröße, B das magnetische Flussdichtefeld (Vektor) und dA ein Flächenelement (Vektor). Der Fluss misst, wie viele Magnetfeldlinien eine gegebene Fläche durchsetzen.
Formel, Einheit und Zusammenhänge
- Einheit: Weber (Wb)
- Beziehung zu Volt und Sekunde: 1 Wb = 1 V·s. Das folgt direkt aus dem Faradayschen Induktionsgesetz: eine Änderung des Flusses um 1 Wb in 1 s erzeugt eine elektromotorische Kraft (EMK) von 1 V (emf = −dΦ/dt).
- Zusammenhang mit Tesla: 1 Wb/m² = 1 T (Tesla). Das bedeutet, eine homogene Flussdichte von 1 T, die eine Fläche von 1 m² durchsetzt, liefert einen Fluss von 1 Wb.
- Induktivität: Für eine Spule gilt Φ = L·I (bei linearer Induktivität), also ist 1 H (Henry) = 1 Wb/A.
- Alte CGS-Einheit: 1 Wb = 10⁸ maxwell (die cgs-Einheit des magnetischen Flusses ist das Maxwell).
SI-Basiseinheiten und Dimension
In den SI-Basiseinheiten lässt sich der Weber ausdrücken als:
1 Wb = 1 V·s = 1 (kg·m²·s⁻³·A⁻¹)·s = kg·m²·s⁻²·A⁻¹.
Die Dimension lässt sich daher schreiben als [Φ] = M L² T⁻² I⁻¹.
Beispiele und Größenordnungen
- Ein homogener Magnetfeldstärke von 1 T über eine Fläche von 1 m² entspricht einem Fluss von 1 Wb. In Großgeräten wie MRT-Systemen (1,5–3 T) entsteht durch vergleichbare Flächen entsprechend mehrere Wb.
- Das Erdmagnetfeld an der Oberfläche liegt typisch bei etwa 25–65 μT. Durch eine Fläche von 1 m² ergibt das einen Fluss von rund 25–65 μWb (Mikroweber).
- In elektrischen Maschinen und Transformatoren liegen typische Flusswerte je nach Baugröße oft im Milliwb- bis Wb-Bereich; die konkrete Zahl hängt von Geometrie und Feldstärke ab.
Kurz zusammengefasst
Der Weber (Wb) ist die SI-Einheit des magnetischen Flusses. Er ist mit den elektrischen Einheiten durch das Faradaysche Gesetz verknüpft (1 Wb = 1 V·s), steht in direkter Beziehung zum Tesla (1 Wb/m² = 1 T) und spielt eine zentrale Rolle bei Induktivität und elektromagnetischer Induktion.
Definition
Der Weber kann im Sinne des Faradayschen Gesetzes definiert werden, das einen sich ändernden magnetischen Fluss durch eine Schleife mit dem elektrischen Feld um die Schleife in Beziehung setzt. Eine Flussänderung von einem Weber pro Sekunde induziert eine elektromotorische Kraft von einem Volt (erzeugt eine elektrische Potentialdifferenz von einem Volt an zwei offenen Klemmen).
Offiziell,
Weber (Einheit des magnetischen Flusses) - Der Weber ist der magnetische Fluss, der, einen Stromkreis von einer Windung verbindend, in ihm eine elektromotorische Kraft von 1 Volt erzeugen würde, wenn er mit einer gleichmäßigen Rate in 1 Sekunde auf Null reduziert würde.
In SI-Basiseinheiten sind die Abmessungen des Webers (kg-m2)/(s2-A). Häufig wird der Weber in anderen abgeleiteten Einheiten als Tesla-Quadratmeter (T-m2), Volt-Sekunden (V-s) oder Joule pro Ampere (J/A) ausgedrückt.
1 Wb = 1 V-s = 1 T-m2 = 1 J/A = 108 Mx (maxwells).
Fragen und Antworten
F: Was ist das Symbol für Weber?
A: Das Symbol für Weber ist Wb.
F: Wie spricht man 'weber' aus?
A: 'Weber' kann entweder als /ˈveɪbər/, /ˈwɛbər/, oder /ˈwiːbər/ ausgesprochen werden.
F: Was ist die SI-Einheit des magnetischen Flusses?
A: Die SI-Einheit des magnetischen Flusses ist das Weber.
F: Was bedeutet ein Weber pro Quadratmeter?
A: Ein Weber pro Quadratmeter entspricht einem Tesla.
F: Wer war Wilhelm Eduard Weber?
A: Wilhelm Eduard Weber war ein deutscher Physiker, der von 1804-1891 lebte.
F: Warum wurde die Einheit des magnetischen Flusses nach ihm benannt?
A: Die Einheit des magnetischen Flusses wurde in Anerkennung seiner Beiträge zur Physik nach Wilhelm Eduard Weber benannt.
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