涡流及其应用涡流是“涡电流”的简称,也称为“傅科电流”
它是这样来描述的: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,以“i涡”表示
如果我们仔细观察发电机、电动机、和变压器,就可以看到,它们的铁心都不是整块金属,而是用许多薄的硅钢片叠合而成
为什么这样呢
原来,把块装金属置于随时间变化的磁场中或让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流
这种电流在金属块内自成闭合回路,很像水的漩涡,因此叫做涡电流简称涡流
整块金属的电阻很小 ,所以涡流常常很强
如变压器的铁心,当交变电流穿过导线,时穿过铁心的磁通量不断随时间变化,它在副边产生感应电动势,同时也在铁心中产生感应电动势,从而产生涡流
这些涡流使铁心大量发热,引起较大的涡流损耗
涡流的热效应对变压器和电机的运行极为不利,首先,它会导致铁心温度升高,从而危及线圈绝缘材料的寿命,严重时可使绝缘材料当即烧毁
其次,涡流发热要损耗额外的能量(叫做“涡流损耗”),使变压器和电机的效率降低
涡流损耗的大小与磁场的变化方式 、导体的运动 、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关
为减少涡流损耗,交流电机、电器中广泛采用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁心,这样涡流被限制在狭窄的薄片之内,磁通穿过薄片的狭窄截面时,这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,回路的电阻很大,涡流大为减弱
再由于这种薄片材料的电阻率大(硅钢的涡流损失只有只有普通钢的1/5至1/4),从而使涡流损失大大降低
涡流的热效应 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