渦電流
根據麥克斯韋電磁場理論,當如右圖所示的磁場變化時,導體中的自由電子就會在此電場力的作用下定向移動從而產生感應電流,這種感應電流是像旋渦一樣的閉合的曲線,我們把它叫渦電流。
渦電流的產生
渦流
變壓器在工作時,除了在原、副線圈產生感應電動勢外,變化的磁通量也會在鐵芯中產生感應電流。 一般來說,只要空間有變化的磁通量,其中的導體就會產生感應電流,我們把這種感應電流叫做渦流。
如圖線圈接入220V交變電源,塊狀鐵芯插入線圈中,讓一名學生感知鐵芯的變化。
現象:幾分鐘后學生感到鐵芯變熱。
解釋:原來把塊狀的金屬放在變化的磁場中或讓它在磁場中運動時,金屬塊內將產生感應電流,這種電流在金屬塊內自成閉合電路,很像水的漩渦,因此叫做渦電流,簡稱渦流。
(1)金屬塊中的渦流也要產生熱量,如果金屬的電阻率小,則渦流很強,產生的熱量也很多。
(2)渦流是整塊導體發生的電磁感應現象,同樣遵守電磁感應定律。由于整塊金屬的電阻通常很小,故渦流常常很大。
(3)渦流是整塊導體發生的電磁感應現象,同樣遵守電磁感應定律!
渦流的應用
1、真空冶煉爐,高頻焊接
冶煉金屬的高頻感應電爐就是利用高頻交流電,通過線圈使裝入冶煉爐內的金屬中產生很強的渦流,從而產生大量的熱使金屬熔化。
焊接原理:線圈中通以高頻交流時,待焊接的金屬工件中就產生感應電流,由于焊接縫處的接觸電阻很大,放出的焦耳熱很多,致使溫度升得很高,將金屬熔化,焊接在一起。
交變電流的頻率越高,它產生的磁場的變化就越快,根據法拉第電磁感應定律,在待焊接工件中產生的感應電動勢就越大,感應電流就越大.而放出的電熱與電流的平方成正比,所以交變電流的頻率越高焊接處放出的熱量越多。
電磁灶的臺面下布滿了金屬導線纏繞的線圈,當通上交替變化極快的交流電時,在臺板與鐵鍋底之間產生強大的交變的磁場,磁感線穿過鍋體,使鍋底產生強渦流,當渦流受材料電阻的阻礙時,就放出大量的熱量,將飯菜煮熟。
2、探雷器
探測地雷的探雷器是利用渦流工作的,士兵手持一個長柄線圈在地面上掃過,線圈中有變化的電流。如果地下埋著金屬物品,金屬中感應渦流,渦流的磁場反過來影響線圈中的電流,使儀器報警。
3、安檢門
機場的安檢門可以探測人身攜帶的金屬物品,道理和探雷器是一樣的。
渦流的危害
導體在產生渦流的過程中,渦流也會產生熱量這樣的話會造成很多的能源浪費,還可能燒壞電器?。ɡ缭陔妱訖C和變壓器里面)
鐵芯的作用: 變壓器、電機的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多相互絕緣的電阻率很大的薄硅鋼片疊合而成的,以減少渦流和電能的損耗,同時避免破壞絕緣層。
減少渦流的途徑
(1)增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。
(2)用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
電磁阻尼
當導體在磁場中運動時,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導體的運動。
電磁驅動
如磁場相對于導體轉動,在導體中會產生感應電流,感應電流使導體受到安培力的作用,安培力使導體運動起來。
渦流、電磁阻尼和電磁驅動