涡流现象

编辑:研读网互动百科 时间:2019-11-17 10:02:15
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这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象成为涡流现象。导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大。
中文名
涡流现象
外文名
eddy current phenomenon
结    果
感应电流
本    质
电磁感应
特    点
交变磁场的频率越高,涡流就越大

涡流现象产生

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如图所示,在一根导体外面绕上线圈,让线圈通入交变电流,那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在四周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路,闭合电路中的磁通量在不断发生改变,所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流,电流的方向沿导体的圆周方向转圈,就像一圈圈的漩涡。
在金属块中形成闭合回路的感应电流叫做涡电流,简称涡流。[1] 
导体中的涡流,既可以是感生电动势引起的,也可以是动生电动势引起的。把一块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时,由于导体内部都可构成闭合回路,穿过回路的磁通发生变化,因此在导体中都会产生感应电流。[2]  只要电流在金属块中形成闭合回路,就可以称为涡流。

涡流现象热效应

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涡流同一般电流一样,会产生热效应,且产热多少符合焦耳定律。

涡流现象电磁炉

工作时,电磁炉中通以低压交变电流,在炉体附近空间产生交变磁场。这时如果炉体上方放有整块导体制成的锅体,由于电阻较小,锅体中就会产生较大的涡流,产生大量的热,加热锅体中的物质。电磁炉具有许多优点:减少了热传递环节,提高能量利用效率;无烟火、无废气,环保无污染;炉体不发热。[1] 

涡流现象真空冶炼炉

与电磁炉原理类似。将感应炉外缠绕的线圈接到高频交流电源上,线圈中产生交变磁场使炉体产生涡流,金属发热熔化,达到冶炼目的。其优点是不需要燃料燃烧产热,也就不需要空气,可以在真空中进行,防止空气中杂质与金属反应,能够冶炼高质量的金属。[3] 

涡流现象薄硅钢片叠合铁芯

用来增强线圈磁性的铁芯(磁导率较大)在工作中会产生涡流使自身发热,浪费能量,甚至影响设备工作。因此在电动机、发电机、变压器、交流电磁铁等设备的铁芯材料中,都不使用整块的铁芯,而是采用表面涂有绝缘漆的一片片硅钢片叠压而成。这是因为硅钢中含有2~5%的硅,可提高铁芯的电阻率,此外铁片与铁片之间相互绝缘,使涡流被限制在狭小的薄片之间,回路的电阻很大,涡流便大为减小,从而使涡流存世大大降低。[2] 

涡流现象磁效应

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探测地雷的探雷器是应用涡流工作的。通有变化电流的长柄线圈在扫过地面时,地下金属物体在交变磁场中产生涡流,涡流产生磁场影响线圈的磁场,从而触发报警。而非金属等绝缘材料不能产生涡流的,这样便可以探测有金属壳的地雷。[3] 
机场车站等地应用的的安检门与其他类型的金属探测仪也都是应用涡流现象工作的。

涡流现象机械效应

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涡流现象电磁阻尼

当导体在磁场中运动时,涡流使导体受到的安培力总是阻碍导体的运动。
电工测量仪表要求指针的摆动很快停下来,以便迅速读出读数(如电流表、电压表等)。为达到此目的,电流表的线圈要绕在铝框上,当被测电流通过线圈时,线圈带动指针和铝框一起转动,铝框在磁场中转动时产生涡流,磁场对这个涡流的作用力阻碍她们的摆动,于是指针很快地稳定指到读书位置上。[2] 

涡流现象电磁驱动

导体静止,磁场相对于导体运动时,涡流使导体受到的安培力会使导体运动起来。
交流感应电动机就是利用三相电产生旋转的磁场,使导线框转动的。
参考资料
  • 1.    司南中学物理教材编写组.普通高中课程标准实验教科书物理(选修3-2):山东科学技术出版社,2011:15-17
  • 2.    涡流效应:产生的原因及涡流效应的利弊与控制  .涡流效应:产生的原因及涡流效应的利弊与控制_电工学网[引用日期2016-02-15]
  • 3.    人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理(选修3-2):人民教育出版社,2010
词条标签:
理学 学科 天文