Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Токи Фуко

В массивных проводниках, помещенных в изменяющееся магнитное поле, создаваемое им вихревое электрическое поле приводит в движение носители тока. Это движение происходит вдоль замкнутых силовых ли­ний вихревого электрического поля. Так в объеме проводника возникают вихревые токи, называемые токами Фуко.

При движении массивного проводника в неоднородном магнитном по­ле в нем также возникают токи Фуко. При этом на проводник действуют силы Ампера, которые тормозят его движение, так как согласно пра­вилу Ленца индукционные токи направлены так, чтобы препятствовать причине их вызывающей. Этот эффект используют в технике для успо­коения (демпфирования) подвижных частей измерительных приборов.

Тепловое действие токов Фуко используют для нагревания проводя­щих веществ в так называемых индукционных печах. Основным эле­ментом такой печи является проволочная катушка, через которую про­пускают переменный электрический ток высокой частоты w. Сила тока изменяется со временем по закону

I = I_m cos(wt +a).

Этот ток создает внутри катушки переменное магнитное поле, которое в свою очередь создает вихревое электрическое поле. В силу закона элек­тромагнитной индукции (8.32) напряженность Е вихревого электриче­ского поля будет изменяться со временем следующим образом:

E = E _т sin(wt + a).

Причем амплитуда колебаний напряженности будет пропорциональна частоте ш. Если поместить в вихревое электрическое поле проводящее тело, то в нем возникают токи Фуко, способные нагреть тело до высоких температур. Согласно закону Ома амплитуда силы токов Фуко пропор­циональна амплитуде колебаний напряженности электрического поля и, также как она, пропорциональна частоте w. По закону Джоуля - Ленца количество тепла

(1/2) R I²

которое выделяется в проводнике за единицу времени вследствие про­текания по нему токов Фуко, будет пропорционально квадрату частоты w тока в катушке. Наиболее эффективно индукционная печь работает, когда по катушке протекает ток сверхвысокой частоты (СВЧ).

Во многих случаях нагревание проводников токами Фуко оказывается нежелательным явлением. Например, токи Фуко возникают в сердечни­ках трансформаторов. Для уменьшения нагревания сердечники собира­ют из тонких пластин, разделенных слоями изолятора. Причем пласти­ны располагают параллельно силовым линиям магнитного поля. При этом силовые линии вихревого электрического поля будут пересекать пластины сердечника под некоторыми углами. В таком случае замкну­тые линии токов Фуко будут иметь размеры не более толщины пластин.