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涡流效应_涡流

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  • 发布时间:2013/11/2 15:06:07
  • 作者:AnyWay中国

涡流原理

  如图1所示,当与闭合线圈铰链的磁通发生变化时,将在闭合线圈上产生感应电动势而形成感应电流。

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图1、涡流图解一

  如图2所示,绕有线圈的铁芯的截面,可以等效为无数个闭合的环形线圈的组合,当线圈中通过交变电流时,在这些闭合的环形线圈中同样会产生感应电流,这些感应电流就像水中的一个个漩涡一样,因此,人们称其为涡流

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图2、涡流图解二

  可见,实际上涡流是电磁感应现象的一种表现形式。涡流在1851年被法国物理学家莱昂.傅科所发现,因此,也称傅科电流。 

涡流特点

  1、图2中的多个闭合线圈中,越靠近外围的线圈,其包含的磁力线越多,根据电磁感应定理,其感应电动势也越大,涡流效果越明显。也就说,导体的截面积越大,涡流效果越显著;
  2、电流的频率越高,磁通变化率越大,E=Ndφ/dt,感应电动势也越大,涡流效果越显著;
  3、导体的电阻率越小,感应电流越大,涡流效果越显著。

涡流抑制

  涡流会产生热量,在变压器及电机的铁芯中,这种现象是我们不希望的,因此,需要加以抑制,根据涡流的第一个特点,铁芯采用许多薄的硅钢片叠合而成,涡流的闭合回路大大减小,涡流显著减小。根据涡流的第三个特点,增大铁心材料的电阻率,也可以抑制涡流,常用的铁心材料是硅钢。

  根据第二个特点,同一台变压器,电流相同时,频率越高,涡流越显著,涡流损耗也越大。

叠片状硅钢片抑制涡流

图3、叠片状硅钢片抑制涡流

涡流利用

  涡流会造成很多影响,比如趋肤效应邻近效应:

  趋肤效应原理及对电缆载流量的影响>>>

  邻近效应原理及对电缆载流量的影响>>>

  世间万物,有利必有弊,有弊必有利。
  利用导体中涡流的热效应,可以制作各种感应加热设备。如:真空冶炼炉、电磁炉。电磁灶的台面下安装有线圈,当线圈通过高频交流电时,在台面与金属锅底之间产生强大的交变的磁场,交变磁场穿过锅底,在锅底形成强涡流,产生大量的热量。

涡流,电磁炉

图4、涡流效应用于制作电磁炉

  利用导体的涡流效应可以制作金属探测器,金属探测器的通过高频交变电流,在金属物中感应出涡流,涡流又产生磁场,影响原来的磁场,探测器检测到磁场的变化,得知金属的存在。

涡流,金属探测器

图5、涡流效应用于制作金属探测器


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