渦電流
根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,當(dāng)如右圖所示的磁場(chǎng)變化時(shí),導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)在此電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的曲線(xiàn),我們把它叫渦電流。
渦電流的產(chǎn)生
渦流
變壓器在工作時(shí),除了在原、副線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)外,變化的磁通量也會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 一般來(lái)說(shuō),只要空間有變化的磁通量,其中的導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,我們把這種感應(yīng)電流叫做渦流。
如圖線(xiàn)圈接入220V交變電源,塊狀鐵芯插入線(xiàn)圈中,讓一名學(xué)生感知鐵芯的變化。
現(xiàn)象:幾分鐘后學(xué)生感到鐵芯變熱。
解釋?zhuān)?span style="color: #ff0000;">原來(lái)把塊狀的金屬放在變化的磁場(chǎng)中或讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合電路,很像水的漩渦,因此叫做渦電流,簡(jiǎn)稱(chēng)渦流。
(1)金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小,則渦流很強(qiáng),產(chǎn)生的熱量也很多。
(2)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)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(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵守電磁感應(yīng)定律!
渦流的應(yīng)用
1、真空冶煉爐,高頻焊接
冶煉金屬的高頻感應(yīng)電爐就是利用高頻交流電,通過(guò)線(xiàn)圈使裝入冶煉爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流,從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化。
焊接原理:線(xiàn)圈中通以高頻交流時(shí),待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)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(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化就越快,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,在待焊接工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,感應(yīng)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(tái)面下布滿(mǎn)了金屬導(dǎo)線(xiàn)纏繞的線(xiàn)圈,當(dāng)通上交替變化極快的交流電時(shí),在臺(tái)板與鐵鍋底之間產(chǎn)生強(qiáng)大的交變的磁場(chǎng),磁感線(xiàn)穿過(guò)鍋體,使鍋底產(chǎn)生強(qiáng)渦流,當(dāng)渦流受材料電阻的阻礙時(shí),就放出大量的熱量,將飯菜煮熟。
2、探雷器
探測(cè)地雷的探雷器是利用渦流工作的,士兵手持一個(gè)長(zhǎng)柄線(xiàn)圈在地面上掃過(guò),線(xiàn)圈中有變化的電流。如果地下埋著金屬物品,金屬中感應(yīng)渦流,渦流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線(xiàn)圈中的電流,使儀器報(bào)警。
3、安檢門(mén)
機(jī)場(chǎng)的安檢門(mén)可以探測(cè)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(dǎo)體在產(chǎn)生渦流的過(guò)程中,渦流也會(huì)產(chǎn)生熱量這樣的話(huà)會(huì)造成很多的能源浪費(fèi),還可能燒壞電器!(例如在電動(dòng)機(jī)和變壓器里面)
鐵芯的作用: 變壓器、電機(jī)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(shí)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(lái)代替整塊硅鋼鐵芯。
電磁阻尼
當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。
電磁驅(qū)動(dòng)
如磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用,安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。
渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)