Так называемые "вихревые" или контурные токи известны не только своими отрицательными сторонами, связанными с потерями в проводящих средах. Они по достоинству оценены специалистами благодаря множеству полезных применений, одно из которых – современные индукционные печи. Для правильной оценки вихревого эффекта сначала следует разобраться с тем, как в электротехнике трактуется это физическое явление.
Краткое определение
Вихревыми называются циклические (контурные) токовые образования, формирующиеся под действием переменных э/м полей определенной мощности. По имени ученого, впервые открывшего это явление, они названы "токами Фуко" (фото ниже).
Причиной их образование может служить не только изменяющееся э/м поле, но и перемещение проводника в нем, что с учетом относительности всех явлений совсем не удивительно. Точных траекторий, по которым протекают токи Фуко определить невозможно. Из многочисленных экспериментов удалось убедиться в том, что они формируются в зонах проводящей среды, где сопротивление перемещению зарядов минимально.
Особенности вихревых токов
Особенность токов Фуко состоит в их локальности и замкнутости самих на себя, что и является причиной необычных свойств (в сравнении с "классическим" линейным перемещением зарядов). Подобно обычным токам они взаимодействуют с породившим их магнитным полем, но это взаимное действие выражается здесь особым образом. На основании закона Ленца создаваемые ими "местные" электромагнитные поля проявляются так, чтобы противодействовать изменению вызвавшего их магнитного потока. То есть они будут поддерживать убывающее поле и оказывать сопротивление его резкому нарастанию.
Указанное явление вызывает нарастание вихревых образований в проводящей среде с резким снижение ее сопротивления. Естественным результатом этих процессов является сильный нагрев проводящего основания, температура которого достигает 800 градусов. При этом наблюдаются большие потери энергии, передаваемой по проводящей среде, что считается отрицательной стороной явления. Степень нагрева и величина потерь напрямую зависят от частоты наводимого индукционного тока (максимум достигается примерно при 10 кГц).
Полезные применения вихревых токов
Токи Фуко характеризуются не только отрицательными проявлениями (в виде потерь энергии).
Разработчики современной аппаратуры нашли им полезные применения, а именно:
- эффект Фуко используется в индукционных счетчиках, где они применяются в качестве демпфера;
- при изготовлении индукционных сталеплавильных печей, работающих по принципу нагрева металлов протекающими по ним токами;
- при необходимости демпфирования исполнительных механизмов (стрелок) в лабораторных измерительных приборах.
В многоквартирных домах сегодня устанавливаются индукционные плитки, работающие за счет того же эффекта вихревых токов (фото ниже).