渦電流
編輯渦電流(也稱為傅科電流)是根據法拉第感應定律,導體中不斷變化的磁場或導體在磁場中的相對運動,在導體內感應出的電流回路。 電流在導體內的閉合環路中流動,在垂直于磁場的平面中。 例如,交流電磁鐵或變壓器產生的時變磁場或磁鐵與附近導體之間的相對運動會在附近的固定導體內感應出它們。 給定回路中電流的大小與磁場強度、回路面積和磁通量變化率成正比,與材料的電阻率成反比。 繪制圖表時,一塊金屬內的這些環流看起來有點像液體中的漩渦或漩渦。
根據楞次定律,渦流會產生一個磁場,該磁場與產生它的磁場的變化相反,因此渦流會對磁場源產生反作用。 例如,由于移動磁場在表面感應的渦流,附近的導電表面將對移動的磁鐵施加拖曳力以抵抗其運動。 這種效應被用于渦流制動器中,渦流制動器用于在關閉時快速停止旋轉的電動工具。 流過導體電阻的電流也會以材料中的熱量形式耗散能量。 因此,渦流是交流電 (AC) 電感器、變壓器、電動機和發電機以及其他交流機械中能量損失的一個原因,需要特殊結構,例如疊片磁芯或鐵氧體磁芯,以xxx限度地減少它們。 渦流還用于感應加熱爐和設備中的物體加熱,以及使用渦流檢測儀器檢測金屬零件的裂紋和缺陷。
詞源
編輯術語渦流來自流體動力學中在水中看到的類似電流,導致稱為渦流的局部湍流區域,從而產生持續渦流。 有點類似,渦流可能需要時間才能建立起來,并且由于其電感,渦流會在導體中持續很短的時間。
歷史
編輯xxx個觀察到渦流的人是法國第25任總理弗朗索瓦·阿拉戈(Fran?ois Arago,1786-1853),他同時也是數學家、物理學家和天文學家。 1824 年,他觀察到所謂的旋轉磁力,大多數導電物體都可以被磁化; 這些發現是由邁克爾·法拉第 (Michael Faraday, 1791–1867) 完成并解釋的。
1834 年,海因里希·楞次 (Heinrich Lenz) 提出楞次定律,該定律指出物體中感應電流的流動方向將使其磁場與引起電流流動的磁通量的變化相反。 渦電流產生二次場,抵消一部分外場,使部分外磁通量避開導體。
法國物理學家萊昂·福柯(Léon Foucault,1819-1868 年)被譽為發現了渦流。 1855 年 9 月,他發現當銅圓盤的邊緣在磁鐵兩極之間旋轉時,旋轉銅圓盤所需的力會變大,同時銅圓盤會被磁體中感應的渦流加熱 金屬。 xxx次將渦流用于無損檢測是在 1879 年,當時 David E. Hughes 使用渦流原理進行冶金分類測試。
說明
編輯磁鐵在穿過其磁場的金屬片中感應出環形電流。 見右圖。 它顯示了一塊金屬板 (C) 在固定磁鐵下方向右移動。 磁鐵北極 N 的磁場(B,綠色箭頭)向下穿過薄片。 由于金屬在移動,因此通過薄板給定區域的磁通量正在發生變化。 在片材在磁體前緣下方移動的部分(左側),通過片材上給定點的磁場隨著它靠近磁體而增加,dB/dt > 1。 0. 根據法拉第感應定律,這會在薄片中圍繞磁場線沿逆時針方向產生圓形電場。 該場在薄片中感應出逆時針方向的電流(I,紅色)。 這就是渦流。 在磁體后緣下方的片材部分(右側),隨著片材遠離磁體移動,通過片材上給定點的磁場正在減小,dB/dt <; 0,在薄片中沿順時針方向感應出第二個渦流。
理解電流的另一種等效方法是觀察金屬片中的自由載流子(電子)隨金屬片向右移動,因此磁場由于洛倫茲力而對它們施加橫向力。
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