Tesla (T) – SI-yksikkö magneettikentän voimakkuudelle: määritelmä

Tesla (T) – selkeä SI-yksikön määritelmä magneettikentän voimakkuudelle: historia, mittaustavat ja Nikola Teslan merkitys. Lue perusteet ja käytännön esimerkit.

Tekijä: Leandro Alegsa Luontipäivä: 17. syyskuuta 2022 Viimeisin päivitys: 9. maaliskuuta 2026

Tesla (symboli T) on SI-järjestelmän johdettu yksikkö, jota käytetään magneettikenttien voimakkuuden (tarkemmin magneettivuon tiheyden, B) mittaamiseen. Tesla voidaan ilmaista useilla tavoilla; esimerkiksi yksi tesla vastaa yhtä weberia neliömetriä kohti (1 T = 1 Wb/m²).

Yleinen paino- ja mittakonferenssi (CGPM) määritteli teslan ensimmäisen kerran vuonna 1960. Se nimettiin fyysikko, sähköinsinööri ja keksijä Nikola Teslan kunniaksi.

Määritelmä ja SI-perusyksiköt

Tesla voidaan ilmaista myös SI:n perusyksiköiden avulla:
1 T = 1 N/(A·m) = 1 kg·s⁻²·A⁻¹.
Tämä kuvaa magneettivuon tiheyttä eli magneettikentän voimaa pinta-alayksikköä kohden.

Muunnot ja usein käytetyt yksiköt

1 T = 1 Wb/m² (weberi per neliömetri).
Gauss (CGS-järjestelmä): 1 T = 10⁴ gaussia, eli 1 G = 10⁻⁴ T.
Toinen hyödyllinen yhteys: webereita mitataan usein voltin sekunteina (Wb = V·s).

Tyypillisiä arvoja ja esimerkkejä

Maan magneettikenttä: noin 25–65 μT (mikroteslaa) paikasta riippuen.
Tyypillinen jääkaappimagneetti: noin 5 mT (milliteslaa).
Voimakkaat permanenttimagneetit: ~0,1–1 T.
Magnetoitujen laitteiden ja tutkimuslaitteiden kentät: useita tesloja; lääketieteellisissä magneettikuvauslaitteissa (MRI) tavallisia arvot ovat 1,5–3 T, erikoistutkimuksissa yli 7 T.
Huippuluokan jatkuvat kentät laboratorioissa: ~40–45 T; pulssimagneeteissa voidaan saavuttaa yli 100 T lyhytaikaisesti.

Mittausmenetelmät ja laitteet

Magneettikenttiä mitataan useilla eri tekniikoilla riippuen tarvittavasta herkkyydestä ja kentän voimakkuudesta. Yleisiä mittalaitteita ovat esimerkiksi Hall-anturit, fluxgate-magnetometrit, optisesti pumpatut magnetometrit ja kiihtyvyysmittauksia käyttävät SQUID-laitteet (superconducting quantum interference device) erittäin heikkojen kenttien mittaukseen.

Käyttökohteet

Teslan mittausta tarvitaan laajasti sekä teollisuudessa että tutkimuksessa: sähkömoottoreissa, generaattoreissa, magneettisissa eristimissä, tietoliikenteen laitteissa, aineen tutkimuksessa, läpivalaisutekniikoissa ja lääketieteellisissä kuvantamismenetelmissä kuten MRI.

Määritelmät

Jos käytetään vain seitsemää SI-perusyksikköä, teslan määritelmä on:

T = kg A ⋅ s 2 {\displaystyle {\mbox{T}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{\mbox{A}}\cdot {\mbox{s}}^{2}}}} ${\mbox{T}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{\mbox{A}}\cdot {\mbox{s}}^{2}}}$

Muita SI-yksiköitä käyttäen tesla vastaa myös:

T = V ⋅ s m 2 = N A ⋅ m = Wb m 2 = kg C ⋅ s = N ⋅ s C ⋅ m {\displaystyle {\mbox{T}}={\dfrac {{\mbox{V}}}\cdot {\mbox{s}}}{{{\mbox{m}}}^{2}}}}={\dfrac {\mbox{N}}{{{{\mbox{A}}\cdot {\mbox{m}}}}={\dfrac {\mbox{Wb}}{{\mbox{m}}^{2}}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{{\mbox{C}}}\cdot {\mbox{s}}}}={\dfrac {{\mbox{N}}\cdot {\mbox{s}}}{{\mbox{C}}\cdot {\mbox{m}}}}} ${\mbox{T}}={\dfrac {{\mbox{V}}\cdot {\mbox{s}}}{{\mbox{m}}^{2}}}={\dfrac {\mbox{N}}{{\mbox{A}}\cdot {\mbox{m}}}}={\dfrac {\mbox{Wb}}{{\mbox{m}}^{2}}}={\dfrac {\mbox{kg}}{{\mbox{C}}\cdot {\mbox{s}}}}={\dfrac {{\mbox{N}}\cdot {\mbox{s}}}{{\mbox{C}}\cdot {\mbox{m}}}}$

Käytetyt yksiköt ovat:

A = ampeeri
C = coulomb
kg = kilogramma
m = metri
N = newton
s = sekunti
T = tesla
V = voltti
Wb = weber

Tesla vastaa myös 10 000 (10⁴ ) gaussia CGS-järjestelmän yksikköjärjestelmässä.

Esimerkkiarvot

3,1×10⁻⁵ -5,8^-5 T - Maan magneettikenttä maan pinnalla.
5×10^-3 T - tyypillisen jääkaappimagneetin vahvuus.
0,3 T - Auringon auringonpilkkujen voimakkuus
1,25T - neodyymimagneetin pinnan vahvuus.
1,5-3 T - lääketieteellisten magneettikuvausjärjestelmien vahvuus.
4 T - CERNin CMS-ilmaisimen ympärille rakennetun suprajohtavan magneetin vahvuus.
13 T - ITER-fuusioreaktorin lujuus
16 T - magneettikentän voimakkuus, joka tarvitaan sammakon leijuttamiseen osana Ig Nobel -palkinnon voittanutta hanketta.