Foucauldin pyörrevirrat. Mitä ovat pyörrevirrat

Vuonna 1824 ranskalainen fyysikko Daniel Arago havaitsi ensimmäisen kerran pyörrevirtojen vaikutuksen kuparikiekkoon, joka sijaitsi magneettineulan alla yhdellä akselilla. Kun neula pyörii, levyyn indusoitui pyörrevirta, joka sai sen liikkumaan. Tätä ilmiötä kutsutaan "Arago-ilmiöksi" sen löytäjän kunniaksi.

Pyörrevirtausten tutkimusta jatkoi ranskalainen fyysikko Jean Foucault. Hän kuvaili yksityiskohtaisesti niiden luonnetta ja toimintaperiaatetta ja havaitsi myös ilmiön, jossa staattisessa magneettikentässä pyörivä ferromagneetti kuumenee. Virtaukset uusi luonto Ne on myös nimetty tutkijan mukaan.

Pyörrevirtojen luonne

Foucault-virtoja voi esiintyä, kun johdin altistuu vaihtuvalle magneettikentälle tai kun johdin liikkuu staattisessa magneettikentässä. Pyörrevirtojen luonne on samanlainen kuin induktiovirrat, jotka syntyvät lineaarisissa johtimissa, kun sähkövirta kulkee niiden läpi. Pyörrevirtojen suunta on suljettu ympyrässä ja vastakkainen niitä aiheuttavan voiman kanssa.

Foucault'n virtaukset ihmisen taloudellisessa toiminnassa

Yksinkertaisin esimerkki Foucault-virtojen ilmenemisestä jokapäiväisessä elämässä on niiden vaikutus käämimuuntajan magneettipiiriin. Indusoituneiden virtojen vaikutuksesta ilmaantuu matalataajuista tärinää (muuntaja huminaa), mikä edistää voimakasta kuumenemista. Tällöin energiaa menee hukkaan ja asennuksen tehokkuus laskee. Merkittävien häviöiden estämiseksi muuntajasydämiä ei valmisteta yhtenä kappaleena, vaan ne kootaan ohuista sähköteräsliuskoista, joilla on alhainen sähkönjohtavuus. Liuskat on eristetty toisistaan ​​sähkölakalla tai hilseellä. Ferriittielementtien tulo mahdollisti pienikokoisten magneettiytimien valmistamisen yhtenä kappaleena.

Pyörrevirtojen vaikutusta käytetään kaikkialla teollisuudessa ja konepajateollisuudessa. Magneettiset levitaatiojunat käyttävät jarrutukseen Foucault-virtoja, ja erittäin tarkoissa instrumenteissa on pyörrevirtojen toimintaan perustuva osoittimen vaimennusjärjestelmä. Induktiouuneja käytetään laajalti metallurgiassa, ja niillä on useita etuja vastaaviin asennuksiin verrattuna. Induktiouunissa lämmitetty metalli voidaan sijoittaa ilmattomaan tilaan, mikä varmistaa sen täydellisen kaasunpoiston. Rautametallien induktiosulatus on yleistynyt myös metallurgiassa laitosten korkean hyötysuhteen ansiosta.

Induktiovirtoja voidaan virittää myös massiivisissa kiinteissä johtimissa. Tässä tapauksessa niitä kutsutaan Foucault-virroiksi tai pyörrevirroiksi. Massiivisen johtimen sähkövastus on pieni, joten Foucault-virrat voivat yltää hyvinkin suurta voimaa.

Lenzin säännön mukaan Foucault-virrat valitsevat johtimen sisällä sellaiset reitit ja suunnat, jotta niiden toiminta voi vastustaa niitä aiheuttavaa syytä mahdollisimman voimakkaasti. Siksi vahvassa magneettikentässä liikkuvat hyvät johtimet kokevat voimakkaan eston johtuen Foucault-virtojen vuorovaikutuksesta magneettikentän kanssa. Tätä käytetään galvanometrien, seismografien ja muiden instrumenttien liikkuvien osien vaimentamiseen (rauhoittamiseen). Laitteen liikkuvaan osaan (kuva 63.1) kiinnitetään sektorin muotoinen johtava (esimerkiksi alumiini) levy, joka työnnetään vahvan kestomagneetin napojen väliseen rakoon. Kun levy liikkuu, siinä syntyy Foucault-virtoja, jotka estävät järjestelmän. Tällaisen laitteen etuna on, että jarrutus tapahtuu vain levyn liikkuessa ja katoaa levyn ollessa paikallaan.

Siksi sähkömagneettinen vaimennin ei häiritse lainkaan järjestelmän tarkkaa saapumista tasapainoasentoon.

Foucault-virtojen lämpövaikutusta käytetään induktiouuneissa. Tällainen uuni on kela, joka saa virtansa korkean lujuuden suurtaajuisesta virrasta. Jos asetat johtavan kappaleen kelan sisään, syntyy siihen voimakkaita pyörrevirtoja, jotka voivat lämmittää kappaleen sulamispisteeseen asti. Tällä tavalla metallit sulatetaan tyhjiössä, jolloin voidaan saada poikkeuksellisen puhtaita materiaaleja.

Foucault-virtojen avulla myös tyhjiölaitteistojen sisäiset metalliosat lämmitetään niiden kaasunpoistoa varten.

Monissa tapauksissa Foucault-virrat ovat ei-toivottuja, ja niiden torjumiseksi on toteutettava erityistoimenpiteitä. Esimerkiksi muuntajan ytimien lämmittämisestä Foucault-virroilla aiheutuvien energiahäviöiden estämiseksi nämä ytimet kootaan ohuista levyistä, jotka on erotettu eristekerroksilla. Levyt on järjestetty siten, että Foucault-virtojen mahdolliset suunnat ovat kohtisuorassa niihin nähden. Ferriittien ulkonäkö (puolijohde magneettisia materiaaleja isojen kanssa sähköinen vastus) mahdollisti kiinteiden ytimien valmistamisen.

johtimissa syntyvät Foucault-virrat; joiden läpi vaihtovirrat suuntautuvat siten, että ne heikentävät virtaa langan sisällä ja vahvistavat sitä lähellä pintaa. Seurauksena on, että nopea vaihtovirta jakautuu epätasaisesti johtimen poikkileikkaukselle - se ikään kuin pakotetaan johtimen pinnalle. Tätä ilmiötä kutsutaan ihoefektiksi (englanniksi skin - skin) tai pintavaikutukseksi. Ihovaikutuksen vuoksi sisäosa suurtaajuuspiirien johtimet osoittautuvat hyödyttömiksi. Siksi suurtaajuisissa piireissä käytetään putkien muodossa olevia johtimia.

OPETUS- JA TIETEMINISTERIÖ

VENÄJÄN FEDERAATIO

LIITTOVALTION TALOUSARVIOKOULUTUSLAITOS Ammattikorkeakoulusta

"KURGAN STATE YLIOPISTO"

Tiivistelmä Aiheesta "Fysiikka" Aihe: "Foucault'n virrat ja niiden soveltaminen"

Täydentäjä: Ryhmän T-10915 opiskelija Logunova M.V.

Opettaja Vorontsov B.S.

Kurgan 2016

Johdanto 3

1. Toki Fuko 4

2. Pyörteet ja ihovaikutus 7

3. Foucault-virtojen käytännön soveltaminen 8

4. Kaavojen johtaminen 10

4.1. Pyörrevirran voimakkuus Ohmin lain mukaan 10

4.2. Kaavat Foucault-virroista johtuvien häviöiden laskemiseksi 10

Johtopäätös 11

Viitteet 12

Johdanto

Induktiovirtaa ei voi esiintyä vain lineaarisissa piireissä, toisin sanoen johtimissa, joiden poikittaismitat ovat merkityksettömiä niiden pituuteen verrattuna. Induktiovirtaa esiintyy myös massiivisissa johtimissa. Tässä tapauksessa johtimen ei tarvitse olla suljettuun piiriin. Itse johtimen paksuuteen muodostuu suljettu induktiovirran piiri. Tällaisia ​​indusoituneita virtoja kutsutaan pyörre tai virratFoucault.

Pyörrevirrat tai Foucault-virrat (J. B. L. Foucault'n kunniaksi) ovat pyörreinduktiovirtoja, jotka syntyvät johtimissa joko sen magneettikentän ajan muutoksesta, jossa kappale sijaitsee, tai kehon liikkeestä magneettisessa tilassa. kenttä, joka johtaa muutokseen kehon tai sen osan läpi kulkevassa magneettivuossa.

Mitä nopeammin magneettivuo muuttuu, sitä suurempi on Foucault-virtojen suuruus.

  1. Toki Fuko

Ranskalainen tiedemies D. F. Arago (1786-1853) löysi ensimmäisen kerran pyörrevirrat vuonna 1824 kuparikiekossa, joka sijaitsee pyörivän magneettineulan akselilla. Pyörrevirtojen takia levy alkoi pyöriä. Tämän ilmiön, jota kutsutaan Arago-ilmiöksi, selitti useita vuosia myöhemmin M. Kaukaisia ​​hänen löytämänsä sähkömagneettisen induktion lain asemasta: pyörivä magneettikenttä indusoi kuparilevyyn pyörrevirtoja, jotka ovat vuorovaikutuksessa magneettisen neulan kanssa. Ranskalainen fyysikko Foucault (1819-1868) tutki pyörrevirtoja yksityiskohtaisesti ja nimesi sen hänen mukaansa. Hän havaitsi ilmiön, jossa metallikappaleet kuumentavat magneettikentässä pyörrevirtojen vaikutuksesta.

Foucault-virrat syntyvät vuorottelun vaikutuksesta elektromagneettinen kenttä eivätkä fyysisessä luonnossa eroa indusoidut virrat, joka syntyy lineaarisissa johtimissa.

Mutta toisin kuin sähkövirta johdoissa, jotka virtaavat tarkasti määriteltyjä reittejä pitkin, pyörrevirrat sulkeutuvat suoraan johtavassa massassa muodostaen pyörteitä muistuttavia piirejä. Nämä virtapiirit ovat vuorovaikutuksessa ne synnyttäneen magneettivuon kanssa. Massiivisen johtimen sähkövastus on pieni, joten Foucault-virrat saavuttavat erittäin suuren lujuuden. Lenzin säännön mukaan pyörrevirtojen magneettikenttä on suunnattu vastustamaan magneettivuon muutosta, joka aiheuttaa nämä pyörrevirrat.

Riisi. 1

Siksi vahvassa magneettikentässä liikkuvat hyvät johtimet kokevat voimakkaan eston johtuen Foucault-virtojen vuorovaikutuksesta magneettikentän kanssa.

Esimerkiksi jos kuparilevyä kallistetaan tasapainoasennostaan ​​ja vapautetaan niin, että se tulee nopeudella υ magneettiliuskojen väliseen tilaan, levy käytännössä pysähtyy sillä hetkellä, kun se tulee magneettikenttään (kuva 1). .

Liikkeen hidastuminen liittyy levyssä olevien pyörrevirtojen virittymiseen, jotka estävät magneettisen induktiovektorin vuon muuttumisen. Koska levyllä on äärellinen resistanssi, induktiovirrat sammuvat vähitellen ja levy liikkuu hitaasti magneettikentässä. Jos sähkömagneetti sammutetaan, kuparilevy suorittaa tavanomaisia ​​heilurille ominaisia ​​värähtelyjä.

Pyörrevirrat johtavat myös magneettivuon epätasaiseen jakautumiseen magneettisydämen poikkileikkauksella. Tämä selittyy sillä, että magneettisydämen poikkileikkauksen keskellä päävirtausta kohti suuntautuvien pyörrevirtojen magnetointivoima on suurin, koska tämä osa poikkileikkauksesta peittyy suurimmalla määrällä pyörteitä. virtapiirejä. Tämä vuon "siirtymä" magneettipiirin keskiosasta ilmaistaan ​​terävämmin, mitä korkeampi vaihtovirran taajuus ja mitä suurempi ferromagneetin magneettinen permeabiliteetti. Suurilla taajuuksilla virtaus kulkee vain ohuessa ytimen pintakerroksessa. Tämä aiheuttaa näennäisen (poikkileikkauksen keskiarvon) magneettisen permeabiliteetin vähenemisen. Ilmiö, jossa suurella taajuudella muuttuva magneettivuo siirtyy ferromagneetista, on samanlainen kuin sähköinen ihoilmiö, ja sitä kutsutaan magneettiseksi ihoefektiksi.

Joule-Lenzin lain mukaan pyörrevirrat lämmittävät johtimia, joissa ne syntyvät. Siksi pyörrevirrat johtavat energiahäviöihin (pyörrevirtahäviöihin) magneettipiireissä (muuntajien ja AC-käämien ytimissä, koneiden magneettipiireissä).

Pyörrevirtojen (ja magneettipiirien haitallisen kuumenemisen) aiheuttamien energiahäviöiden vähentämiseksi ja ferromagneeteista peräisin olevan magneettivuon "siirtymisen" vähentämiseksi koneiden ja vaihtovirtalaitteiden magneettipiirit eivät ole valmistettu kiinteästä ferromagneettisen materiaalin kappaleesta ( sähköteräs), mutta erillisistä levyistä, jotka on eristetty toisistaan. Tämä jako levyihin, jotka sijaitsevat kohtisuorassa pyörrevirtojen suuntaan nähden, rajoittaa pyörrevirtareittien mahdollisia muotoja, mikä vähentää suuresti näiden virtojen suuruutta. Erittäin korkeilla taajuuksilla ferromagneettien käyttö magneettisissa piireissä on epäkäytännöllistä; näissä tapauksissa ne on valmistettu magnetodielektrisistä, joissa pyörrevirtoja ei käytännössä synny näiden materiaalien erittäin suuren vastuksen vuoksi.

Kun johtava kappale liikkuu magneettikentässä, indusoituneet pyörrevirrat aiheuttavat huomattavan kappaleen mekaanisen vuorovaikutuksen kentän kanssa. Tämä periaate perustuu esimerkiksi sähköenergiamittareiden liikkuvan järjestelmän jarrutukseen, jossa alumiinilevy pyörii kestomagneetin kentässä. Pyörivällä kentällä varustetuissa vaihtovirtakoneissa kenttä kuljettaa umpimetalliroottoria pois siinä syntyvien pyörrevirtojen takia. Pyörrevirran vuorovaikutus vaihtuvan magneettikentän kanssa on perusta erityyppisille pumppuille sulan metallin pumppaamiseen.

Myös itse johtimessa syntyy pyörrevirtoja, joiden läpi kulkee vaihtovirta, mikä johtaa virran epätasaiseen jakautumiseen johtimen poikkileikkauksella. Johtimen virran kasvun hetkinä induktiopyörrevirrat suunnataan johtimen pintaan primäärisähkövirtaa pitkin ja johtimen akselilla - virtaa kohti. Tämän seurauksena virta johtimen sisällä pienenee ja pinnalla kasvaa. Suurtaajuiset virrat kulkevat käytännössä ohuena kerroksena lähellä johtimen pintaa, mutta johtimen sisällä ei ole virtaa. Tätä ilmiötä kutsutaan sähköiseksi ihoefektiksi. Pyörrevirtojen aiheuttamien energiahäviöiden vähentämiseksi suurirakoiset vaihtovirtajohdot valmistetaan erillisistä säikeistä, jotka on eristetty toisistaan.

  • 6. Sähköinen dipoli. Sähkökentän voimakkuus dipoliakselilla.
  • 7. Ostrogradsky-Gaussin lause sähkökenttään tyhjiössä:
  • 8. Ostrogradsky-Gaussin lauseen soveltaminen tasaisesti varautuneen äärettömän tason sähkökentän laskemiseen.
  • 9. Ostrogradsky-Gaussin lauseen soveltaminen tasaisesti varautuneen äärettömän pallopinnan sähkökentän laskemiseen.
  • 10. Ostrogradsky-Gaussin lauseen soveltaminen tasaisesti varautuneen pallon sähkökentän laskemiseen.
  • 11. Sähköstaattisten kenttävoimien toiminta.
  • 12. Lause sähkökentän voimakkuuden kierrosta.
  • 14. Sähkökentän intensiteetin ja potentiaalin välinen suhde.
  • 15. Eristeiden tyypit. Eristeiden polarisaatio.
  • 16. Sähköinen siirtymävektori. Ostrogradsky-Gaussin lause sähkökentästä dielektrissä.
  • 17. Dielektrisyysvakio, dielektrinen susceptibiliteetti. Polarisaatio. Olosuhteet dielektrisessä rajapinnassa.
  • 18. Johtimet sähkökentässä. Sähköstaattisen induktion ilmiö. Sähköstaattinen suojaus.
  • Sähköstaattinen induktio johtimissa
  • Sähköstaattinen induktio dielektrissä
  • 19. Yksittäisen johtimen sähköinen kapasiteetti. Kondensaattorit.
  • 20. Litteän kondensaattorin sähköinen kapasiteetti.
  • 21. Kondensaattorien rinnakkais- ja sarjakytkennät, kapasitanssilähtö.
  • 22. Kiinteiden pistevarausten järjestelmän energia. Ladatun kondensaattorin energia.
  • 23. Varautuneen yksinjohtimen energia.
  • 24. Sähköstaattisen kentän energia.
  • 25. Sähkövirta, voimakkuus ja virrantiheys.
  • 26. Ohmin laki ketjun homogeeniselle osalle:
  • 27. Ulkopuoliset voimat. Sähkömotorinen voima ja jännite.
  • 28. Ohmin laki differentiaalimuodossa.
  • 29. Johtimen resistanssin lämpötilariippuvuus.
  • 30. Työ- ja virtateho. Joule-Lenzin laki integraali- ja differentiaalimuodossa.
  • 31. Ohmin laki piirin epätasaiselle osalle.
  • 34. Klassinen elektroniikka teoria metallien sähkönjohtavuudesta ja sen perustelut.
  • 37. Terminen emissio. Virta tyhjiössä. Toissijainen elektroniemissio.
  • 40. Liikkuvan ammuksen magneettikenttä.
  • 42. Biot-Savart-Laplacen lain soveltaminen äärettömän suoraviivaisen johtimen magneettikentän laskemiseen virralla
  • 48. Hall-efekti. Sen sovellus.
  • 53. Faradayn lain ja energian säilymisen lain johtaminen.
  • 56. Pyörrevirrat (Foucault-virrat). Niiden sovellus.
  • 58. Keskinäinen induktio. Muuntajan virtainduktanssin laskenta.
  • 60. Pyörrevirrat.
  • 63. Dia ja paramagnetismi
  • 56. Pyörrevirrat (Foucault-virrat). Niiden sovellus.

    Pyörrevirrat tai Foucaultin virrat(kunniaksi J. B. L. Foucault) - sisään nousevat pyörreinduktiovirrat johtimia kun niissä tapahtuu muutos magneettinen virtaus.

    Pyörrevirtaukset löysi ensimmäisenä ranskalainen tiedemies D.F Arago(1786-1853) vuonna 1824 kuparilevyssä, joka sijaitsee akselilla pyörivän magneettineulan alla. Pyörrevirtojen takia levy alkoi pyöriä. Tämä ilmiö, nimeltään Arago-ilmiö, selitettiin useita vuosia myöhemmin M. Faraday hänen löytämänsä sähkömagneettisen induktion lain näkökulmasta: pyörivä magneettikenttä indusoi kuparikiekkoon virtoja (pyörrevirtoja), jotka ovat vuorovaikutuksessa magneettisen neulan kanssa. Ranskalainen fyysikko tutki pyörrevirtoja yksityiskohtaisesti Foucault(1819-1868) ja nimetty hänen mukaansa. Hän havaitsi ilmiön, jossa metallikappaleet kuumentavat magneettikentässä pyörrevirtojen vaikutuksesta.

    Foucault-virrat syntyvät vuorottelun vaikutuksesta elektromagneettinen kenttä eivätkä ne fyysiseltä luonteeltaan eroa lineaarisissa johtimissa syntyvistä induktiovirroista. Ne ovat pyörteitä, eli suljettuja renkaisiin. Massiivisen johtimen sähkövastus on pieni, joten Foucault-virrat saavuttavat erittäin suuren lujuuden. Mukaisesti Lenzin sääntö he valitsevat johtimessa sellaisen suunnan ja polun, joka vastustaa niitä aiheuttavaa syytä. Siksi vahvassa magneettikentässä liikkuvat hyvät johtimet kokevat voimakkaan eston johtuen Foucault-virtojen vuorovaikutuksesta magneettikentän kanssa. Tätä omaisuutta käytetään vaimennus galvanometrien, seismografien jne. liikkuvat osat.

    Foucault-virtojen lämpövaikutusta käytetään induktiouunit- johtava kappale asetetaan kelaan, joka saa virtansa suuritehoisesta suurtaajuusgeneraattorista, ja siinä syntyy pyörrevirtoja, jotka lämmittävät sitä, kunnes se sulaa.

    Foucault-virtojen avulla tyhjiöasennuksen metalliosat lämmitetään niitä varten kaasunpoisto.

    Monissa tapauksissa Foucault-virrat voivat olla ei-toivottuja. Niiden torjumiseksi toteutetaan erityisiä toimenpiteitä: estämään ytimien kuumenemisesta johtuvat energiahäviöt muuntajat, nämä ytimet koostuvat ohuista levyistä, jotka on erotettu eristekerroksilla. Ulkomuoto ferriitit mahdollisti näiden johtimien valmistamisen kiinteinä johtimina.

    57. Itseinduktio- ilmiö, jossa indusoitunut emf esiintyy johtavassa piirissä, kun piirin läpi kulkeva virta muuttuu. Kun virta piirissä muuttuu, magneettisen induktion vuo tämän piirin rajoittaman pinnan läpi muuttuu, minkä seurauksena siihen virittyy itseinduktio-emf. EMF:n suunta osoittautuu sellaiseksi, että kun virta piirissä kasvaa, emf estää virran lisääntymisen ja kun virta pienenee, se estää sitä pienenemästä. EMF:n suuruus on verrannollinen virran I muutosnopeuteen ja piirin L induktanssiin:

    Itseinduktioilmiön vuoksi sähköpiirissä, jossa on EMF-lähde, virta ei muodostu heti, kun piiri on suljettu, vaan jonkin ajan kuluttua. Samanlaisia ​​prosesseja tapahtuu, kun piiri avataan, ja itseinduktiivisen emf:n arvo voi merkittävästi ylittää lähde-emf:n. Useimmiten jokapäiväisessä elämässä tätä käytetään auton sytytyspuolissa. Tyypillinen itseinduktiojännite 12V syöttöjännitteellä on 7-25kV.

    Johtavan piirin virranvoimakkuuden muutoksissa tapahtuu itseinduktiivinen emf, jonka seurauksena piiriin ilmaantuu lisävirtoja, ns. itseinduktion lisävirrat. Itseinduktion lisävirrat ohjataan Lenzin säännön mukaan aina siten, että estetään virran muutokset piirissä, ts. suunnattu vastakkain lähteen luoman virran kanssa. Kun virtalähde on kytketty pois päältä, ylimääräiset virrat ovat samassa suunnassa kuin heikennysvirta. Näin ollen induktanssin läsnäolo piirissä hidastaa virran katoamista tai muodostumista piirissä.

    Auton metalliosilla tai erilaisilla sähkölaitteilla on kyky liikkua magneettikentässä ja leikata niiden kanssa sähkölinjat. Tämän ansiosta muodostuu itseinduktio. Suosittelemme pohtimaan poikkeavia Foucault-pyörrevirtoja, ilmavirtoja, niiden määrittelyä, soveltamista, vaikutusta ja pyörrevirtahäviöiden vähentämistä muuntajassa.

    Faradayn laista seuraa, että magneettivuon muutos tuottaa indusoidun sähkökenttä jopa tyhjään tilaan.

    Jos metallilevy työnnetään tähän tilaan, indusoitunut sähkökenttä saa sähkövirran kulkemaan metallin läpi. Näitä indusoituneita virtoja kutsutaan pyörrevirroiksi.

    Kuva: Pyörrevirtaukset

    Foucault-virrat ovat virtauksia, joiden induktio tapahtuu erilaisten sähkölaitteiden ja koneiden johtavissa osissa; haja-Foucault-virrat ovat erityisen vaarallisia veden tai kaasujen kulkulle, koska. niiden suuntaa ei periaatteessa voida hallita.

    Jos muuttuva magneettikenttä synnyttää indusoituneita vastavirtoja, pyörrevirrat ovat kohtisuorassa magneettikenttään nähden ja niiden liike on ympyrää, jos kenttä on tasainen. Nämä aiheuttivat sähkökentät hyvin erilainen kuin pistevarausten sähköstaattiset sähkökentät.

    Pyörrevirtojen käytännön soveltaminen

    Pyörrevirrat ovat hyödyllisiä teollisuudessa haihduttamaan ei-toivottua energiaa, kuten mekaanisen vaa'an kääntövartta, varsinkin jos virta on erittäin suuri. Tuen päässä oleva magneetti säätää pyörrevirtoja metallilevy kiinnitetty kiinnikkeen päähän, sano ansys.

    Kaavio: pyörrevirrat

    Pyörrevirtauksia, kuten fysiikka opettaa, voidaan käyttää myös tehokkaana jarrutusvoimana kauttakulkujunien moottoreissa. Sähkömagneettiset laitteet ja mekanismit junassa kiskojen lähellä on erityisesti konfiguroitu luomaan pyörrevirtoja. Virran liikkeen ansiosta saavutetaan järjestelmän tasainen laskeutuminen ja juna pysähtyy.

    Pyörteiset virrat ovat haitallisia instrumenttimuuntajille ja ihmisille. Muuntajassa käytetään metalliydintä vuon lisäämiseksi. Valitettavasti ankkuriin tai ytimeen syntyvät pyörrevirrat voivat lisätä energiahävikkiä. Rakentamalla metalliydin vuorottelevista kerroksista energiaa johtavista ja johtamattomista materiaaleista, indusoitujen silmukoiden koko pienenee, mikä vähentää energiahävikkiä. Muuntajan käytön aikana aiheuttama melu on seurausta juuri tästä suunnitteluratkaisusta.

    Video: Foucault'n pyörrevirrat

    Toinen mielenkiintoista käyttöä pyörreaallot - niiden käyttö sähkömittareissa tai lääketieteessä. Jokaisen tiskin alaosassa on ohut alumiinilevy, joka pyörii aina. Tämä kiekko liikkuu magneettikentässä, joten siellä on aina pyörrevirtoja, joiden tarkoituksena on hidastaa levyn liikettä. Tämän ansiosta anturi toimii tarkasti ja ilman vaihteluita.

    Pyörteitä ja ihovaikutus

    Siinä tapauksessa, että syntyy erittäin voimakkaita pyörrevirtoja (korkeataajuisella virralla), kappaleiden virrantiheydestä tulee huomattavasti pienempi kuin niiden pinnoilla. Tämä on ns. skin-ilmiö, jonka menetelmillä luodaan johtoihin ja putkiin erikoispinnoitteita, jotka on kehitetty erityisesti pyörrevirtoja varten ja testattu äärimmäisissä olosuhteissa.

    Tämän todisti tiedemies Eckert, joka tutki EMF- ja muuntajaasennuksia.

    Induktiolämmityspiiri

    Pyörrevirran periaatteet

    Kuparilankakela on yleinen menetelmä pyörrevirtainduktion toistamiseen. Vaihtovirta Kelan läpi kulkeminen luo magneettikentän kelaan ja sen ympärille. Magneettikentät muodosta viivoja langan ympärille ja yhdistä muodostamaan suurempia silmukoita. Jos virta kasvaa yhdessä silmukassa, magneettikenttä laajenee joidenkin tai kaikkien lähellä olevien lankasilmukoiden läpi. Tämä indusoi jännitteen viereisissä hystereesisilmukoissa ja aiheuttaa elektronien virtauksen tai pyörrevirtoja sähköä johtavassa materiaalissa. Kaikki materiaalissa olevat viat, mukaan lukien seinämän paksuuden muutokset, halkeamat ja muut epäjatkuvuudet, voivat muuttaa pyörrevirtojen virtausta.

    Ohmin laki

    Ohmin laki on yksi peruskaavoista sähkövirran määrittämiseksi. Jännite jaettuna resistanssilla, ohmilla, määrittää sähkövirran ampeereina. On muistettava, että virtojen laskemiseen ei ole kaavaa, on tarpeen käyttää esimerkkejä magneettikentän laskemisesta.

    Induktanssi

    Kelan läpi kulkeva vaihtovirta luo magneettikentän kelaan ja sen ympärille. Virran kasvaessa käämi indusoi kiertovirtaa (pyörrevirtaa) kelan vieressä olevaan johtavaan materiaaliin. Pyörrevirtojen amplitudi ja vaihe vaihtelevat kelan kuorman ja sen vastuksen mukaan. Jos sähköä johtavassa materiaalissa pinnalla tai sen alapuolella ilmenee epäjatkuvuus, pyörrevirtojen virtaus keskeytyy. Sen perustamiseksi ja hallitsemiseksi on olemassa erikoislaitteet eri kanavataajuuksilla.

    Magneettikentät

    Kuvassa näkyy kuinka pyörteiset sähkövirrat muodostavat magneettikentän kelassa. Kelat puolestaan ​​synnyttävät pyörrevirtoja sähköä johtavaan materiaaliin ja luovat myös omia magneettikenttiä.

    Pyörrevirtojen magneettikenttä

    Vian havaitseminen

    Käämin jännitteen muuttaminen vaikuttaa materiaaliin, pyörrevirtojen skannaus ja tutkiminen mahdollistaa pinnan ja pinnan epäjatkuvuuksien mittauslaitteen valmistuksen. Useat tekijät vaikuttavat siihen, mitä puutteita havaitaan:

    1. Materiaalin johtavuudella on merkittävä vaikutus pyörrevirtojen reittiin;
    2. Johtavan materiaalin läpäisevyydellä on myös valtava vaikutus johtuen sen kyvystä magnetoitua. Tasainen pinta on paljon helpompi skannata kuin karkea pinta.
    3. Tunkeutumissyvyys on erittäin suuri hyvin tärkeä pyörrevirtasäädössä. Pintahalkeama on paljon helpompi havaita kuin pinnanalainen vika.
    4. Sama koskee pinta-alaa. Mitä pienempi pinta-ala, sitä nopeammin pyörrevirtaukset muodostuvat.

    Ääriviivan havaitseminen vikatunnistimella

    On olemassa satoja vakio- ja räätälöityjä antureita, jotka on valmistettu tietyntyyppisille pinnoille ja muodoille. Metallin reunat, urat, ääriviivat ja paksuus vaikuttavat testin onnistumiseen tai epäonnistumiseen. Kelalla, joka on sijoitettu liian lähelle johtavan materiaalin pintaa, on parhaat mahdollisuudet havaita katkokset. Monimutkaisia ​​piirejä varten kela asetetaan erityiseen lohkoon ja kiinnitetään liittimiin, mikä antaa virran kulkea sen läpi ja valvoa sen tilaa. Monet laitteet vaativat erityisiä anturi- ja kelalistoja epäsäännöllinen muoto yksityiskohdat. Kelalla voi olla myös erityinen (universaali) muoto, joka sopii osan suunnitteluun.

    Pyörrevirtojen vähentäminen

    Induktorien pyörrevirtojen vähentämiseksi on tarpeen lisätä näiden mekanismien vastusta. Erityisesti on suositeltavaa käyttää nesteytettyä lankaa ja eristettyjä johtoja.