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04-15-07
涡电流

    当大块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时,在这块导体中也会出现感应电流。由于导体内部处处可以构成回路,任意回路所包围面积的磁通量都在变化,因此,这种电流在导体内自行闭合,形成涡旋状,故称为涡电流
    涡电流有利也有弊,本节主要了解涡电流的应用与预防。

    如图所示,在圆柱形铁芯上绕有螺线管,通有交变电流 i,随着电流的变化,铁芯内磁通量也在不断改变。我们把铁芯看作由一层一层的圆筒状薄壳所组成,每层薄壳都相当于一个回路。由于穿过每层薄壳横截面的磁通量都在变化着,因此,在相应于每层薄壳的这些回路中都将激起感应电动势(这样产生的感应电动势属于感生电动势,关于感生电动势的问题将在§16-1中深入学习),并形成环形的感应电流,即涡电流,以表示。
    在金属圆柱体上绕一线圈,当线圈中通入交变电流时,金属圆柱体便处在交变磁场中。由于金属导体的电阻很小,涡电流很大,所以热效应极为显著,可以用于金属材料的加热和冶炼。
    理论分析表明,涡电流强度与交变电流的频率成正比,即,涡电流产生的焦耳热则与交变电流的平方成正比, 。因此,采用高频交流电就可以在金属圆柱体内汇集成强大的涡流,释放出大量的焦耳热,最后使金属自身熔化。这就是高频感应炉的原理。
    另一方面,导体中发生涡电流,也有有害的方面。在许多电磁设备中常有大块的金属部件,涡电流可使铁芯发热,浪费电能,这就是涡流耗损
    1.电磁阻尼 涡电流还可以起到阻尼作用。利用磁场对金属板的这种阻尼作用,可制成各种电动阻尼器,例如磁电式电表中或电气机车的电磁制动器中的阻尼装置,就是应用涡电流实现其阻尼作用的。
    2.电磁驱动 这是对"电磁阻尼作用起着阻碍相对运动"的另一种形式的应用。感应式异步电动机就利用了这一基本原理。
见问题讨论1、2