Что такое вихревые токи?

Вихревыетокиилитоки Фуко́(в честьЖ.Б. Л. Фуко) — вихревыеиндукционные токи, возникающие впроводникахпри изменении пронизывающего ихмагнитногопотока.

Впервыевихревые токи были обнаружены французскимучёным Д.ФАраго(1786—1853) в 1824 г. в медномдиске, расположенном на оси под вращающейсямагнитной стрелкой.

За счёт вихревыхтоков диск приходил во вращение. Этоявление, названное явлением Араго, былообъяснено несколько лет спустяM.Фарадеемс позиций открытогоим закона электромагнитной индукции:вращаемое магнитное поле наводит вмедном диске токи (вихревые), которыевзаимодействуют с магнитной стрелкой.Вихревые токи были подробно исследованыфранцузским физикомФуко(1819—1868) и названы его именем. Он открылявление нагревания металлических тел,вращаемых в магнитном поле, вихревымитоками.

ТокиФуко возникают под воздействиемпеременного электромагнитногополяи по физической природеничем не отличаются от индукционныхтоков, возникающих в линейных проводах.Они вихревые, то есть замкнуты в кольца.Электрическое сопротивление массивногопроводника мало, поэтому токи Фукодостигают очень большой силы.

Всоответствии справиломЛенцаони выбирают внутрипроводника такое направление и путь,чтобы противиться причине, вызывающейих. Поэтому движущиеся в сильном магнитномполе хорошие проводники испытываютсильное торможение, обусловленноевзаимодействием токов Фуко с магнитнымполем. Это свойство используется длядемпфированияподвижных частей гальванометров,сейсмографов и др.

Тепловоедействие токов Фуко используется виндукционныхпечах— в катушку, питаемуювысокочастотным генератором большоймощности, помещают проводящее тело, внем возникают вихревые токи, разогревающиеего до плавления.

Спомощью токов Фуко осуществляетсяпрогрев металлических частей вакуумныхустановок для их дегазации.

Вомногих случаях токи Фуко могут бытьнежелательными. Для борьбы с нимипринимаются специальные меры: с цельюпредотвращения потерь энергии нанагревание сердечников трансформаторов,эти сердечники набирают из тонкихпластин, разделённых изолирующимипрослойками. Появлениеферритовсделало возможным изготовление этихпроводников сплошными.

57.Самоиндукция— явление возникновения ЭДС индукциив проводящем контуре при изменениипротекающего через контур тока. Приизменении тока в контуре меняется потокмагнитной индукции через поверхность,ограниченную этим контуром, в результатечего в нём возбуждается ЭДС самоиндукции.Направление ЭДС оказывается таким, чтопри увеличении тока в цепи эдс препятствуетвозрастанию тока, а при уменьшении тока— убыванию. Величина ЭДС пропорциональнаскорости изменения силы тока I ииндуктивности контура L:

Засчёт явления самоиндукции в электрическойцепи с источником ЭДС при замыканиицепи ток устанавливается не мгновенно,а через какое-то время.Аналогичныепроцессы происходят и при размыканиицепи, при этом величина ЭДС самоиндукцииможет значительно превышать ЭДСисточника. Чаще всего в обычной жизниэто используется в катушках зажиганияавтомобилей. Типичное напряжениесамоиндукции при напряжении питающейбатареи 12В составляет 7-25кВ.Привсяком изменении силы тока в проводящемконтуре возникает ЭДС самоиндукции, врезультате чего в контуре появляютсядополнительные токи, называемыеэкстратокамисамоиндукции.

Экстратокисамоиндукции, согласно правилу Ленца,всегда направлены так, чтобы препятствоватьизменениям тока в цепи, т. е. направленыпротивоположно току, создаваемомуисточником.

При выключении источникатока экстратоки имеют такое же направление,что и ослабевающий ток. Следовательно,наличие индуктивности в цепи приводитк замедлению исчезнования или установлениятока в цепи.Вихревые токи считаются одним из наиболее удивительных явлений, встречающихся в электротехнике. Поразительно, что человечество научилось использовать негативные аспекты действия вихревых токов во благо.

Содержание статьи

В 1824 году французский физик Даниэль Араго впервые наблюдал действие вихревых токов на медный диск, расположенный под магнитной стрелкой на одной оси. При вращении стрелки в диске наводились вихревые токи, приводя его в движение. Это явление получило название «эффекта Араго» в честь его первооткрывателя.

Исследования вихревых токов были продолжены французским физиком Жаном Фуко. Он подробно описал их природу и принцип действия, а также наблюдал явление нагрева токопроводящегоферромагнетика, вращаемого в статическом магнитном поле. Токи новой природы были тоже названы в честь исследователя.

Токи Фуко могут иметь место при воздействии на проводник переменного магнитного поля, либо при перемещении проводника в статическом магнитном поле. Природа вихревых токов аналогична индукционным, которые возникают в линейных проводах при прохождении через них электрического тока. Направление вихревых токов замкнуто по кругу и противоположно вызывающей их силе. Самый простой пример проявления токов Фуко в обыденной жизни — их воздействие на магнитопровод обмоточного трансформатора. Из-за воздействия наведенных токов появляется низкочастотная вибрация (трансформатор гудит), способствующая сильному нагреву. В этом случае энергия тратится впустую, а КПД установки падает. Для предотвращения значительных потерь сердечники трансформаторов не изготовляют цельными, а набирают из тонких полос электротехнической стали с низкой удельной электропроводностью. Полосы изолированы между собой электротехническим лаком или слоем окалины. Появление ферритовых элементов позволило выполнять малогабаритные магнитопроводы цельными.

Эффект от действия вихревых токов используется повсеместно в промышленности и машиностроении. Поезда на магнитной подвеске используют токи Фуко для торможения, высокоточные приборы имеют систему демпфирования указывающей стрелки, основанной на действии вихревых токов.

В металлургии широко распространены индукционные печи, имеющие целый комплекс преимуществ перед аналогичными установками. В индукционной печи нагреваемый металл можно поместить в безвоздушное пространство, добиваясь его полной дегазации. Индукционная плавка черных металлов также получила широкое распространение в металлургии ввиду высокой экономичности установок.

Видео по теме

Распечатать

Что такое вихревые токи

Вихревые токиили токи Фуко́(в честь Ж.

Б. Л. Фуко) — вихревые индукционные токи, возникающие в проводникахпри изменении пронизывающего их магнитного потока.

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д.Ф Араго(1786—1853) в 1824 г.

в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M.

Фарадеемс позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске токи (вихревые), которые взаимодействуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко(1819—1868) и названы его именем. Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поляи по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы.

В соответствии с правилом Ленцаони выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфированияподвижных частей гальванометров, сейсмографов и др.

Тепловое действие токов Фуко используется в индукционных печах — в катушку, питаемую высокочастотным генератором большой мощности, помещают проводящее тело, в нем возникают вихревые токи, разогревающие его до плавления.

С помощью токов Фуко осуществляется прогрев металлических частей вакуумных установок для их дегазации.

Во многих случаях токи Фуко могут быть нежелательными. Для борьбы с ними принимаются специальные меры: с целью предотвращения потерь энергии на нагревание сердечников трансформаторов, эти сердечники набирают из тонких пластин, разделённых изолирующими прослойками. Появление ферритовсделало возможным изготовление этих проводников сплошными.

Литература

Сивухин Д. В.: Общий курс физики, том 3.

Электричество. 1977Савельев И. В.: Курс общей физики, том 2.

Электричество. 1970Неразрушающий контроль: справочник: В 7т. Под общ.

ред. В. В.

Клюева. Т. 2: В 2 кн.-М.:Машиностроение, 2003.-688 с.: ил.

Ссылки

Про вихревые токив «Школе для электрика»

Вихревые токи— или токи Фуко (в честь Ж.

Б. Л. Фуко)  вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д.Ф Араго (1786 1853) в… …   ВикипедияВихревые токи—         токи Фуко, замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. В. т.

являются индукционными токами (см. Индукция электромагнитная) и образуются в проводящем теле либо… …   Большая советская энциклопедияВИХРЕВЫЕ ТОКИ— (токи Фуко) замкнутые электрич. токи в массивном проводнике, возникающие при изменении пронизывающего его магн.

потока. В. т.

явл. индукционными токами (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ), они образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во …   Физическая энциклопедиявихревые токи— Электрические токи в проводящем теле, вызванные электромагнитной индукцией, замыкающиеся по контурам, образующим односвязную область.

[ГОСТ Р 52002 2003] вихревые токи Электрический ток, индуцированный в проводящем материале переменным магнитным… …   Справочник технического переводчикаВихревые токи— (Фуко токи), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника (этот… …   Иллюстрированный энциклопедический словарьВИХРЕВЫЕ ТОКИ— (токи Фуко) замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в… …   Большой Энциклопедический словарьВИХРЕВЫЕ ТОКИ— ВИХРЕВЫЕ ТОКИ, электрический ток, движущийся по кругу; возникает в ПРОВОДНИКЕ под воздействием переменного магнитного поля.

Вихревые токи вызывают потерю энергии в ГЕНЕРАТОРАХ и ДВИГАТЕЛЯХ переменного тока, поскольку взаимодействие между… …   Научно-технический энциклопедический словарьвихревые токи— (токи Фуко), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в… …   Энциклопедический словарьВихревые токи— 54. Вихревые токи Электрические токи в проводящем теле, вызванные электромагнитной индукцией, замыкающиеся по кот уран, образующим односпязиую область Источник: ГОСТ 19880 74: Электротехника.

Основные понятия. Термины и определения оригинал… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документацииВИХРЕВЫЕ ТОКИ— (токи Фуко), замкнутые индукц. токи в массивных проводниках, к рые возникают под действием вихревого электрич.

поля, порождаемого переменным магн. полем. В.

т. приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в к ром они возникли; для… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Источники:

  • studfiles.net
  • www.kakprosto.ru
  • dic.academic.ru
  • dic.academic.ru

Поделиться:
Нет комментариев