Токи Фуко
Токи Фуко
Будь то производственный процесс или повседневная жизнь, электрические поля окружают людей повсюду. Большинство людей даже не осознают, что сталкивались в своей жизни с такими явлениями, как вихри. Эти токи могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на жизнь человека, и нет однозначного ответа: они более полезны или вредны.
Французский физик Жанна Фуко дала четкое объяснение вихрям
Поэтому именно из-за этого явления работают индукционные плиты и духовки, либо загорается свет при нажатии кнопки. Но при этом под воздействием этих потоков энергия теряется в катушках и проводниках, и для экономии энергии необходимо принимать дополнительные технические меры. Эта технология подходит, например, для трансформаторов. Его ядро (сердечник) состоит из большого количества мелких плоских зарядовых пластин, прочно соединенных друг с другом с помощью лака. Часто сердечник также покрывают шпильками, основное назначение которых – уменьшение вихревых токов. В современном мире это явление известно как ток Фуко.
История открытия
Первую концепцию вихрей предложил физик французского происхождения Д.Ф в 1824 году. Арго (1786–1853) провел серию экспериментов с использованием намагниченной иглы, вращающейся на медном диске. В какой-то момент он заметил, что диск начал вращаться вместе со стрелкой без какого-либо дополнительного воздействия. Физики не могут дать однозначного объяснения этому явлению, но оно называется «Аргофеномен».
Некоторое время спустя Максвелл Фарадей рассмотрел вихревые токи с точки зрения предположений, основанных на знании электромагнитной индукции, которую он также открыл, и пришел к выводу, что электрическое поле, излучаемое вращающейся стрелой, оказывает прямое влияние на структуру атома. Медные диски, помогающие создавать направленное движение заряженных частиц. Ток способствует образованию электромагнитного поля вокруг медного диска.
Понятие вихря
Французский физик Жанна Фуко (1819-1868) более внимательно изучила вихри и подробно описала их в своей работе; эффект впоследствии был назван в его честь и получил актуальное сегодня название — ток Фуко. Эти токи аналогичны индукционным токам, создаваемым генераторами. При наличии постоянного или временного вихревого поля вблизи проводника неизбежно образуется ток Фуко: чем больше проводник, тем сильнее ток.
Мощность вихревых токов
Периодические и непостоянные токи возникают в проводниках только в том случае, если магнитные поля неодинаковы и чередуются по вращательной силе. Поэтому сила вихревых токов прямо пропорциональна изменению магнитного поля вокруг проводника.
Ток Фуко работает несколько иначе. Они расположены непосредственно на самом проводнике, образуя замкнутый профиль, непосредственно взаимодействующий с магнитным полем, создающим его внешний вид. Русский физик Эмилиус Христианович Ленц (1804-1865) изучал вихревые токи и пришел к выводу, что магнитное поле вихревых токов не позволяет изменяться магнитному полю, которое они создают. Силы, вызывающие токи и вихревые токи, движутся в векторном направлении.
Читайте также статью: Как вырастить сирень дома
Варианты уменьшения силы вихревых потоков
Для повышения эффективности работы различных технических средств необходимо существенно снизить вихревые токи. Для этого необходимо увеличить сопротивление магнитопровода. Способ снижения вредного воздействия токов Фуко напрямую зависит от типа электрооборудования.
В процессе сборки сердечник якоря двигателя постоянного тока и магнитопровода двигателя переменного тока тщательно изолируются друг от друга с помощью специальных пластин, изготовленных из штампованных листов электротехнической стали, толщина которых может варьироваться от 0,1 до 0,5 мм, а также как «запеченный» Специальный лак или окалина. Пластину необходимо расположить параллельно магнитному потоку.
При отливке основного компонента в его состав добавляются специальные ингредиенты, такие как кремний, для повышения его удельной прочности.
Альтернативно при сборке сердечника используются специальные термообработанные провода, которые размещаются строго параллельно магнитному полю. Дополнительно можно использовать специальные изолирующие прокладки.
Благодаря этому основному компоненту интенсивность вихревых токов значительно снижается, а эффективность повышается.
Видео: Что такое ВИХРЕВЫЕ ТОКИ, ТОКИ ФУКО? Самое понятное объяснение.
Уменьшить мощность вихревых токов
в силовых линиях высокочастотного оборудования для уменьшения силы вихревых токов провода тщательно изолируют друг от друга и располагают в виде спирали (пучка), а каждый провод покрывают специальной изолирующей оболочкой материал. Этот метод изоляции называется лицензированием. Сегодня он используется для уменьшения потока Фуко.
В процессе передачи электрической энергии на большие расстояния используются специальные многожильные кабели, каждая жила которых изолирована индивидуально, что значительно снижает потери мощности и тем самым повышает производительность.
Применение токов Фуко
Многие ученые на протяжении веков считали и до сих пор считают, что негативные последствия вихрей намного перевешивают положительные эффекты. Но в любом случае люди научились эффективно использовать тенденцию Фуко во всех сферах жизни.
Наибольшее распространение они получили в промышленности и машиностроении. Поэтому на основе этого явления можно создавать насосы для перекачивания и закалки расплавленного металла, а в металлургической и промышленной промышленности применяются индукционные печи, которые в несколько раз превосходят аналогичные системы, работающие на других принципах. Только используя это явление, можно плавить и закаливать различные металлы. Вихревые токи помогают при торможении и замедляют вращение металлических дисков в индукционных тормозах. Без вихревых токов высокоскоростные поезда на магнитной подвеске вообще не работали бы. Кроме того, современная вычислительная техника и оборудование, вакуумное оборудование, требующее полного отсасывания воздуха и других газов, неотделимы от вихрей Фуко, принцип работы современных трансформаторов возможен только при использовании вихрей в их конструкции; При этом устройства, работающие на токах Фуко, обладают значительным КПД и хорошими эксплуатационными характеристиками.
Асинхронный двигатель с вихревым током
Таким образом, такое действие, как ток Фуко, представляет собой сегодня полезное, легко объяснимое и достаточно хорошо изученное явление, представляющее собой вихревые токи, возникающие под действием электромагнитной индукции в металлах, а также в любом другом проводнике. Многие современные учёные относят вихри Фуко к удивительному явлению в электротехнике. Современное общество научилось использовать вихри в своих целях, доводя их до необходимой мощности, если необходимо, уменьшая их, и принося им пользу направлено в правильном направлении. Жанна Фуко была умным и одаренным человеком, который, помимо объяснения явления вихревых токов, сделал множество других важных открытий, одно из которых заключалось в том, что металлические предметы, вращающиеся в магнитном потоке, нагреваются за счет воздействия вихревых токов. Он был первым, кто дал ясное и понятное объяснение этому факту.
Применение тормозного диска Фуко в индукционном тормозе
Читайте также статью: Как выбрать систему отопления
