Laboratorinio reguliavimo autotransformatoriaus (LATR) apvija suvyniota ant geležinės šerdies, suformuotos kaip stačiakampis toroidas (pav.). Norėdami apsisaugoti nuo sūkurinės srovės Foucault šerdis pagamintas iš plonos geležinės plokštės, padengtas izoliaciniu lako sluoksniu. Toks šerdis gali būti pagamintas įvairiais būdais:
a) surinkti jį iš plonų žiedų, sudėtų į krūvą vienas ant kito;
b) suvynioti ploną ilgą pločio juostelę h;
c) surinkimas iš stačiakampių dydžio plokščių l×h, padėdami juos išilgai cilindro spindulių.
Eksperimentuokite.
Galite stebėti Foucault srovių atsiradimą naudodami šią sąranką. Švytuoklė, sudaryta iš metalo gabalo, pakabinto ant sriegio tarp elektromagneto polių, pašalinto iš pusiausvyros padėties, kai elektromagnete nėra srovės, sukuria silpną slopinami svyravimai. Įjungus srovę, svyravimai beveik akimirksniu išnyksta, o švytuoklės judėjimas iki sustojimo primena judėjimą klampioje terpėje. Tai paaiškinama tuo, kad Fuko srovės, atsirandančios švytuoklei judant magnetiniame lauke, turi tokią kryptį, kad jas iš magnetinio lauko veikiančios jėgos slopina švytuoklės judėjimą. 
Jei kietas švytuoklės sektorius bus pakeistas šukomis su ilgais dantimis, Foucault srovių sužadinimas bus labai sunkus. Švytuoklė svyruos magnetiniame lauke beveik neslopindama. Ši patirtis paaiškina, kodėl elektromagnetų šerdys ir transformatorių rėmai gaminami ne iš vientiso geležies gabalo, o iš daugybės vienas ant kito uždėtų lakštų. Kaip rezultatas srovės Foucault silpnai susijaudina ir labai sumažėja bloga įtaka Jų generuojama džaulių šiluma.
Teorija.
Toki Fuko − indukuotos srovės, kylantis masyviuose laidininkuose
kintamajame magnetiniame lauke vadinamos Foucault srovėmis. Kartais jie žaidžia naudingą vaidmenį, o kartais ir žalingas.
Foucault srovės vaidina naudingą vaidmenį rotoriuje asinchroninis variklis, varomas besisukančio magnetinis laukas, kadangi pačiam asinchroninio variklio veikimo principo įgyvendinimui reikia Foucault srovių atsiradimo. Būdamos laidumo srovės, Foucault srovės išsklaido dalį energijos, kad išleistų Džaulio šilumą. Šis energijos praradimas indukcinio variklio rotoriuje yra nenaudingas, bet jūs turite su tuo susitaikyti, tik vengiant per didelio rotoriaus perkaitimo. Tačiau tuo pat metu asinchroninio variklio elektromagnetų šerdyse, dažniausiai pagamintose iš feromagnetų, kurie yra laidininkai, taip pat atsiranda Foucault srovės, kurios neturi jokios reikšmės elektromagnetų veikimo principui, tačiau kaitinti šias šerdis, taip pablogindamos jų charakteristikas. Jie turi būti traktuojami kaip žalingas veiksnys. Kova slypi tame, kad šerdys yra pagamintos iš plonų plokščių, atskirtų viena nuo kitos izoliatoriaus sluoksniais, ir jos sumontuotos taip, kad Foucault srovės būtų nukreiptos per plokštes. Dėl šios priežasties, esant pakankamai mažam plokščių storiui, Foucault srovės negali išsivystyti ir turėti nereikšmingą tūrinis tankis.
Foucault srovių generuojama Džaulio šiluma yra naudinga metalų kaitinimo ar net lydymosi procesuose, kai tai yra pelningiau ar tikslingiau, palyginti su kitais šildymo būdais. Jei metalą kaitinate srovėmis labai aukštas dažnis, tada dėl odos efekto įkaista tik paviršinis laidininko sluoksnis.
(b, c) Tvirtas metalo gabalas, esantis kintamajame magnetiniame lauke, yra varžos laidininkas, dėl kurio jame esančių indukcijos srovių stipris pasiekia dideles reikšmes.
Nes sukeltas emf yra proporcinga magnetinės indukcijos srauto kitimo greičiui, tada Foucault srovių dydis yra didesnis, tuo greičiau pasikeičia magnetinis laukas, į kurį įterpiamas tam tikras laidininkas. Todėl Foucault srovių atsiradimą lengviau stebėti, jei į solenoido ertmę įkišamas laidininkas, per kurio apviją teka greitai kintama srovė, sukelianti magnetinį lauką, kurio dydis taip pat greitai kinta. Tokiu atveju Foucault srovės masyviuose, gerai laidžiuose kūnuose pasiekia tokį stiprumą, kad sukuriamos šilumos užtenka kūnui sušildyti. Šis metodas plačiai naudojamas vakuuminėje technologijoje metalinėms dalims šildyti išpumpuojamo įrenginio viduje, kad būtų galima jas išdujinti. Tas pats metodas naudojamas metalų lydymui vakuume.
Gan storais gabaliukais, t.y. turintis dideli dydžiai kryptimi, statmenai indukcijos srovės krypčiai, sūkurinės srovės dėl pasipriešinimo mažumo jie gali būti labai dideli ir sukelti labai didelį šildymą. Jei, pavyzdžiui, įdedate į ritę masyvi metalinė šerdis ir praleisti per ritę kintamąją srovę, kuri keičia kryptį ir stiprumą 100 kartų per sekundę, pasiekdama nulį ir vėl didėja, tada ši šerdis labai įkais. Šį įkaitimą sukelia indukcinės (sūkurinės) srovės, atsirandančios dėl nuolatinio magnetinio srauto, einančio per šerdį, kitimo. Jei ši šerdis sudaryta iš atskirų plonų laidų, vienas nuo kito izoliuotų lako arba oksidų sluoksniu, tada šerdies varža statmena jos ašiai kryptimi, ty atsparumas sūkurinėms srovėms, padidės ir šildymas žymiai sumažės. Ši technika – kietų geležies gabalų padalijimas į plonus sluoksnius, izoliuotus vienas nuo kito – nuolat naudojamas visose elektros mašinose, siekiant sumažinti kaitinimą indukcinėmis srovėmis, atsirandančiomis kintamajame magnetiniame lauke. Kita vertus, Foucault srovės kartais naudojamos vadinamosiose indukcinėse krosnyse stipriai kaitinti ar net išlydyti metalus.
Transformatoriai.
Tačiau daugeliu atvejų Foucault srovių sukeltas šildymas yra žalingas. Tokie atvejai apima transformatorių šerdies ir apskritai visų rūšių apvijų, kuriomis teka kintamoji srovė, metalines šerdis. Siekiant išvengti tokio šildymo, šerdys daromos sluoksniuotos, atskiriant sluoksnius vienas nuo kito plonu izoliacijos sluoksniu, esančiu statmenai Fuko srovių krypčiai.
Feritų atsiradimas ( magnetinės medžiagos su didele elektrine varža) leido pagaminti vientisas šerdis.
c) Mažos galios transformatoriuose magnetinė grandinė surenkama iš plokščių P-, Š- Ir APIE- formos (a, b, c pav.). 
Plačiai naudojamos magnetinės šerdys, suvyniotos iš siauros elektrotechninio plieno juostelės arba iš specialių geležies ir nikelio lydinių, tokių kaip permalloy. Jie gali būti naudojami strypiniams, šarvuotiems, toroidiniams ir trifaziams transformatoriams (d, e, f, g).
Odos poveikis.
Foucault srovės gali atsirasti ir pačiame laidininke, kuriuo teka kintamoji srovė. Tokių srovių atsiradimas sukelia ypatingą paviršiaus efektą (taip pat vadinamą odos efektu Angliškas žodis oda, o tai reiškia odą). Jei kintamoji srovė teka cilindriniu laidininku, tada momentais, kai srovė didėja, Foucault indukcijos srovės bus nukreiptos taip, kaip parodyta paveikslėlyje. 
Šios srovės yra nukreiptos laidininko paviršiuje link pirminio elektros srovė, o ties laidininko ašimi - srovės link. Dėl to srovė laidininko viduje susilpnės ir padidės šalia paviršiaus. Taigi dėl Foucault indukcinių srovių atsiradimo srovė laidininko skerspjūvyje pasiskirstys netolygiai.
Esant greitai kintamoms srovėms, srovės tankis prie laidininko ašies praktiškai lygus nuliui, o visa srovė teka palei laidininko paviršių. Dėl to magnetinis laukas laidininko viduje tampa lygus nuliui. Dėl šio reiškinio padidėja laidininko varža, nes srovė neteka per vidines laidininko dalis. Kadangi šios vidinės dalys yra nenaudingos, siekiant sutaupyti metalo, laidai, skirti greitai kintamoms srovėms, yra tuščiaviduriai. Dėl Foucault srovės taip pat sumažėja laidininko savaiminio induktyvumo koeficientas. Tai galima iliustruoti naudojant cilindrinio laidininko pavyzdį.
Dėl odos efekto nėra prasmės aukšto dažnio grandinėse laidininkus daryti kietus. Norint sumažinti atsparumą, reikia padidinti jų paviršių, o ne skerspjūvį, t vamzdžio formos laidininkai. Elektrinėse krosnyse ši aplinkybė naudojama vamzdžių viduje cirkuliuojančio vandens pagalba aušinant ritinių vamzdžius, kuriais teka aukšto dažnio srovė.
Generatoriai.
Generatorius dažniausiai varo santykinai mažo greičio vandens turbinos arba varikliai vidaus degimas. Dirbant su tam tikru dažniu besisukančiomis garo turbinomis 1500 − 3000
apsisukimų per minutę, naudojama kiek kitokia rotoriaus (induktoriaus) konstrukcija. Rotorius neturi išsikišimų, bet yra lygus cilindras, kurio išoriniame paviršiuje grioveliais išklota apvija. Esant dideliam sukimosi greičiui, tai yra naudingiau, nes rotoriaus išsikišimai sukuria oro sūkurius ir padidina mechaninius nuostolius.
Rotoriaus išsikišimų polių forma yra specialiai apskaičiuojama taip, kad apvijoje sukeltas EML laikui bėgant keistųsi pagal sinusinį dėsnį, tai yra, kad generatoriaus duodama įtampos ir srovės forma būtų sinusinė.
Generatoriaus statorius – stacionari jo dalis – yra geležinis žiedas, kurio grioveliuose klojamos armatūros apvijos. Siekiant sumažinti nuostolius dėl Foucault srovių, šis žiedas nėra vientisas, o susideda iš atskirų plonų geležies lakštų, izoliuotų vienas nuo kito.
draugas.
Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą
Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.
Paskelbta http://www.allbest.ru/
Fuko srovės (Fuko garbei, Jeanas Bernardas Leonas) yra sūkurinės uždaros elektros srovės masyviame laidininke, atsirandančios pasikeitus į jį prasiskverbiam magnetiniam srautui. Sūkurinės srovės yra indukuotos srovės, kurios susidaro laidžiajame kūne arba pasikeitus magnetinio lauko, kuriame yra kūnas, laikui, arba dėl kūno judėjimo magnetiniame lauke, dėl kurio susidaro magnetinio srauto per kūną ar bet kurią jo dalį pasikeitimas. Kuo greitesnis pokytis, tuo didesnės yra Foucault srovės. magnetinis srautas.
Sūkurines sroves pirmą kartą atrado prancūzų mokslininkas D. F. Arago (1786-1853) variniame diske, esančiame ant ašies po besisukančia magnetine adata. Dėl sūkurinių srovių diskas pradėjo suktis. Šį reiškinį, vadinamą Arago fenomenu, po kelerių metų M. Faradėjus paaiškino savo atrasto įstatymo požiūriu. elektromagnetinė indukcija: Besisukantis magnetinis laukas variniame diske sukelia sroves (sūkurines sroves), kurios sąveikauja su magnetine adata. Sūkurinės srovės buvo išsamiai ištirtos prancūzų fizikas Foucault (1819--1868) ir pavadintas jo vardu. Jis atrado šildymo fenomeną metaliniai korpusai, sukamas magnetiniame lauke, sūkurinėmis srovėmis.
Skirtingai nuo elektros srovės laiduose, kuri teka tiksliai apibrėžtais takais, sūkurinės srovės užsidaro tiesiai laidžioje masėje, sudarydamos į sūkurį panašias grandines. Šios srovės grandinės sąveikauja su jas sukūrusiu magnetiniu srautu. Pagal Lenco taisyklę sūkurinių srovių magnetinis laukas yra nukreiptas taip, kad būtų neutralizuotas magnetinio srauto pokytis, sukeliantis šias sūkurines sroves. sūkurinės srovės laidininko indukcija
Foucault srovės atsiranda veikiant kintamiesiems elektromagnetinis laukas ir pagal fizinė prigimtis nesiskiria nuo indukcinių srovių, kylančių tiesiniuose laiduose. Jie yra sūkuriniai, tai yra, uždaryti žiedais. Elektrinė varža nėra pakankamai masyvaus laidininko, todėl Foucault srovės pasiekia labai didelė jėga. Pagal Lenco taisyklę jie pasirenka tokią kryptį ir kelią laidininko viduje, kad atsispirtų juos sukeliančiai priežasčiai. Todėl geri laidininkai juda stipriame magnetiniame lauke stiprus stabdymas, kurią sukelia Foucault srovių sąveika su magnetiniu lauku. Ši savybė naudojama judančioms galvanometrų dalims, seismografams ir kt. Terminis efektas Indukcinėse krosnyse naudojamos Foucault srovės – į ritę, maitinamą didelės galios aukšto dažnio generatoriaus, įdedamas laidus korpusas, o joje kyla sūkurinės srovės, kaitinamos, kol išsilydo. Fuko srovių pagalba šildomos vakuuminių įrenginių metalinės dalys, kad jos būtų išdujintos.
Daugeliu atvejų Foucault srovės yra nepageidaujamos, todėl reikia imtis specialių priemonių joms sumažinti. Visų pirma, šios srovės sukelia transformatorių feromagnetinių šerdžių ir elektros mašinų metalinių dalių kaitinimą. Norėdami sumažinti nuostolius elektros energija Dėl sūkurinių srovių atsiradimo transformatorių šerdys gaminamos ne iš vientiso feromagneto gabalo, o iš atskirų metalinių plokščių, izoliuotų viena nuo kitos dielektriniu sluoksniu.
Atlikime tokį eksperimentą:
Paimkim nuolatinis magnetas(1) rankose ir greitai perkelkite (3) išilgai vario/aliuminio lakšto (2) paviršiaus, nukreipdami vieną iš magneto polių į pastarąjį, kaip parodyta 1 pav.
Aiškiai jaučiate pasipriešinimą tokiam greitam judėjimui. Dabar leiskime magnetui laisvai slysti nuožulnaus storo vario/aliuminio lakšto paviršiumi. Galite pastebėti, kad magneto slydimas yra labai slopinamas ir netgi atrodo, kad magnetas stipriau prispaudžiamas prie laidininko lakšto. Panašus eksperimentas apima nuolatinio magneto įmetimą į vertikalų vamzdį, pagamintą iš vario arba aliuminio. Standartinis paaiškinimas yra tas, kad magneto judėjimą slopina Foucault sūkurinės srovės. Tačiau nutylima, kad bendra elektronų, dalyvaujančių sūkuryje, masė yra daug kartų mažesnė už nuolatinio magneto masę. Ir kas tada trukdo elektronų sūkuriui judėti po slenkančio magneto? Logiška manyti, kad „laisvieji“ elektronai elektros laidininkas, iš tikrųjų nėra nemokami. Tarp laidininko atomų yra tam tikras elektrai laidžių tiltelių tinklas, kuriuo juda elektronai. Šis tinklelis sujungia daugybę Foucault srovių sūkurių kristalinė gardelė. Tačiau eksperimentas pakeičiant kietą laidininko lakštą pjuvenomis rodo, kad nuolatinio magneto judėjimo slopinimas tampa nepastebimas. Tie. elektrai laidūs „tiltai“ tarp laidininko atomų nėra vietinis reiškinys. „Tiltai“ pasireiškia makro mastu.
Bet tęskime eksperimentą su tuo, ką turime rankose – greitai perkeliame (3) magnetą (1) vario/aliuminio lakšto paviršiumi (2), nukreipdami abu jo polius į pastarąjį, kaip parodyta pav. 2.
Šiuo atveju jaučiamas toks pat pasipriešinimas greitam judėjimui kaip ir pirmojo eksperimento metu.
Bet jei pasuksime magnetą (1) ir greitai judinsime (3), statmenai tiesei tarp magneto polių (kaip parodyta 3 pav.), tada pasipriešinimo greitam jo judėjimui nebeaptiksime.
Kur dingo Foucault srovės? Jie niekur nedingo, jų lėktuvas tiesiog pradėjo kirsti mūsų vario/aliuminio lakšto plokštumą, dėl ko atsirado elektros krūvis kaip banaliame vienpoliame elektros srovės generatoriuje. Mūsų atveju elektros grandinė pasirodė neuždaryta, "sūkurio" grandinė atvira... makro mastu. Tai vėlgi rodo elektrai laidžių „tiltų“ egzistavimą tarp laidininko atomų makro mastu.
Sūkurinių srovių, atsirandančių laidininke, kai keičiasi per jį einančio magnetinės indukcijos vektoriaus srautas, schema. I yra kintanti šerdies apvijos srovė, sukelianti laikui bėgant kintantį magnetinį lauką.
Taigi Foucault srovės yra indukcinės srovės, kurios susidaro pasikeitus magnetiniam laukui, kuriame yra laidininkas, arba dėl laidžio kūno judėjimo magnetiniame lauke, dėl kurio susidaro magnetinio srauto per kūną ar bet kurią jo dalį pasikeitimas. Foucault srovės yra uždaromos tiesiai laidžioje masėje, sudarydamos į sūkurį panašias grandines. Sūkurinių srovių kryptys nustatomos pagal Lenco taisyklę. Pagal Lenco taisyklę sūkurinės srovės magnetinis laukas yra nukreiptas taip, kad būtų neutralizuotas magnetinio srauto pokytis, sukeliantis šias sūkurines sroves.
Pagal Joule-Lenz dėsnį, Foucault srovės šildo laidininkus, iš kurių jos kyla, todėl prarandama energija. Norint juos sumažinti ir sumažinti magnetinio lauko „poslinkio“ efektą, magnetinės šerdys daromos ne iš vientiso gabalo, o iš atskirų plokščių, izoliuotų viena nuo kitos, feromagnetinės medžiagos pakeičiamos magnetoelektriniais ir kt. Šildymo laidininkų reiškinys Foucault srovės naudojamas metalų lydymui ir paviršiniam grūdinimui, vakuuminių įrenginių jungiamųjų detalių elementų degazavimui ir kt.
Sūkurinės srovės taip pat kyla pačiame laidininke, per kurį teka kintamoji srovė, kuri veda į netolygus pasiskirstymas srovė per laidininko skerspjūvį. Didėjančios srovės laidininke momentais indukcinės sūkurinės srovės nukreipiamos į laidininko paviršių išilgai pirminės srovės, o į laidininko ašį - į srovę. Dėl to srovė laidininko viduje mažėja, o paviršiuje didėja (srovė „pasilenkiama“ į laidininko paviršių). Šis reiškinys vadinamas elektriniu odos efektu. Sūkurinių srovių sąveika su pagrindiniu magnetiniu srautu pajudina laidųjį kūną. Šis reiškinys naudojamas matavimo technikoje, kintamosios srovės mašinose ir kt.
Indukcinės srovės taip pat gali atsirasti kietuose masyviuose laiduose. Šiuo atveju uždara indukcinės srovės grandinė susidaro pačiame laidininko storyje, kai jis juda magnetiniame lauke arba veikiamas kintamo magnetinio lauko. Šios srovės pavadintos prancūzų fiziko J.B.L. Foucault, kuris 1855 m. atrado elektrinių mašinų ir kitų metalinių kūnų feromagnetinių šerdžių kaitinimą kintamajame magnetiniame lauke ir paaiškino šį poveikį indukuotų srovių sužadinimu. Šios srovės dabar vadinamos sūkurinėmis srovėmis arba Foucault srovėmis.
Jei geležies šerdis yra kintamajame magnetiniame lauke, tada, veikiant indukciniam elektriniam laukui, joje sukeliamos vidinės sūkurinės srovės - Foucault srovės, dėl kurių ji įkaista. Kadangi indukcijos elektrovaros jėga visada yra proporcinga magnetinio lauko virpesių dažniui, o masyvių laidininkų varža yra maža, tada, esant dideliems dažniams laiduose, ji išsiskirs pagal Džaulio-Lenco dėsnį, didelis skaičius karštis.
Sūkurinės srovės plačiai naudojamos metalams lydyti vadinamosiose indukcinėse krosnyse, metalo ruošiniams kaitinti ir lydyti bei labai gryniems lydiniams ir metalų junginiams gaminti. Norėdami tai padaryti, metalinis ruošinys dedamas į indukcinę krosnį (solenoidą, per kurį perduodama kintamoji srovė). Tada, pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnį, metalo viduje atsiranda indukcijos srovės, kurios metalą įkaitina ir gali jį išlydyti. Krosnyje sukuriant vakuumą ir naudojant šilumą (šiuo atveju elektromagnetinio lauko jėgos ne tik šildo metalą, bet ir išlaiko jį pakibusį, kad jis nesiliestų su kameros paviršiumi), gaunami ypač gryni metalai ir lydiniai. .
Sūkurinės srovės buvo naudingos elektros skaitiklio disko magnetiniam stabdžiui. Sukdamasis diskas kerta nuolatinio magneto magnetinio lauko linijas. Sūkurinės srovės kyla disko plokštumoje, kurios savo ruožtu sukuria savo magnetinius srautus vamzdelių pavidalu aplink sūkurinę srovę. Sąveikaujant su pagrindiniu magneto lauku, šie srautai sulėtina disko veikimą. Kai kuriais atvejais, naudojant sūkurines sroves, galima naudoti technologines operacijas, kurių negalima naudoti be aukšto dažnio srovių. Pavyzdžiui, gaminant vakuuminius instrumentus ir prietaisus, iš baliono būtina atsargiai išpumpuoti orą ir kitas dujas. Tačiau baliono viduje esančiose metalinėse jungiamosiose detalėse yra dujų likučių, kuriuos galima pašalinti tik po to, kai balionas užvirinamas. Norint visiškai degazuoti jungiamąsias detales, į aukšto dažnio generatoriaus lauką, veikiant sūkurinėms srovėms, įdedamas vakuuminis įtaisas, jungiamosios detalės įkaitinamos iki šimtų laipsnių, o likusios dujos neutralizuojamos.
Aptinkamos sūkurinės srovės naudinga programa elektrometalurgijoje metalų indukcinio lydymosi ir paviršiaus grūdinimo aukšto dažnio srovėmis metu. Metalas dedamas į kintamąjį magnetinį lauką, kurį sukuria srovė, kurios dažnis yra 500 - 2000 Hz. Dėl indukcinio šildymo metalas išsilydo, tačiau tiglis, kuriame jis yra, lieka šaltas. Pavyzdžiui, esant 600 kW maitinimo šaltiniui, tona metalo išsilydo per 40-50 minučių.
Literatūra
1. Sivukhin D.V.: Bendras kursas fizika, 3 tomas.
2. Saveljevas I.V.: Kursas bendroji fizika, 2 tomas
3. Neardomasis bandymas: žinynas.
Paskelbta Allbest.ru
...Panašūs dokumentai
Koncepcija gravitacinis laukas Kaip specialus tipas medžiaga ir jos pagrindinės savybės. Sūkurių laukų teorijos esmė. Gravitacinio lauko veikimo spindulio nustatymas. Planetų gravitacinių laukų dydžių skaičiavimas, palyginimas su atstumu tarp jų.
santrauka, pridėta 2014-12-03
Elektros grandinės analizė nuolatinė srovė. Srovių skaičiavimas pagal Kirchhoffo dėsnius. Srovių skaičiavimas kilpos srovės metodu. Srovių skaičiavimas mazginės įtampos metodu. Pradinės srovės skaičiavimo lentelė. Grandinės su dviem emf potencialų diagrama.
kursinis darbas, pridėtas 2008-10-02
Elektrodinaminė elektros srovių sąveika. Atidarymas magnetinis veiksmas dabartinis danų fizikas Oerstedas – elektromagnetizmo tyrimų pradžia. Lygiagrečių srovių sąveika. Magnetinio lauko indikatoriai. Magnetinės indukcijos vektorius.
pristatymas, pridėtas 2015-10-28
Magnetinio lauko susidarymo ir atsiradimo procesas. Magnetinės savybės medžiagų. Dviejų magnetų sąveika ir elektromagnetinės indukcijos reiškinys. Foucault srovės yra sūkurinės indukcijos srovės, atsirandančios masyviuose laiduose, kai keičiasi magnetinis srautas.
pristatymas, pridėtas 2010-11-17
Elektromagnetinė indukcija. Lenco dėsnis, elektrovaros jėga. Magnetinės indukcijos matavimo metodai ir magnetinė įtampa. Sūkurinės srovės (Foucault srovės). Rėmo sukimasis magnetiniame lauke. Saviindukcija, srovė uždarant ir atidarant grandinę. Abipusė indukcija.
kursinis darbas, pridėtas 2013-11-25
Linijinių ir netiesinių nuolatinės srovės elektros grandinių, vienfazių ir trifazių linijinių kintamosios srovės elektros grandinių sprendimas. Elektros grandinės ekvivalentinė grandinė, apibrėžimas reaktyvumas grandinės elementai. Fazių srovių radimas.
kursinis darbas, pridėtas 2014-09-28
Nuolatinės srovės tiesinių elektros grandinių skaičiavimas, srovių nustatymas visose kilpų srovių metodų šakose, superpozicija, konvoliucija. Netiesinės nuolatinės srovės elektros grandinės. Linijinės kintamosios srovės grandinių elektrinės būklės analizė.
kursinis darbas, pridėtas 2013-10-05
Foucault srovių sklidimo samprata ir principai, jų charakteristikos. Odos efekto esmė. Saviindukcijos reiškinys ir jo EMF. Magnetinio lauko energija, jos matavimo kriterijai ir tvarka. Abipusės indukcijos samprata, veiksniai ir jos atsiradimo tvarka.
pristatymas, pridėtas 2013-09-24
Linijinių ir netiesinių nuolatinės srovės elektros grandinių elektrinės būsenos analizė. Srovių nustatymas visose atšakose kilpinės srovės metodu. Vienfazių kintamosios srovės grandinių skaičiavimas. Šaltinio srovės momentinės vertės, galios balanso lygtis.
santrauka, pridėta 2012-11-05
Trifazė elektros grandinė su kaitrinėmis lempomis. Srovių ir ampermetro rodmenų nustatymas. Vektorinė diagrama srovių ir topografinės įtampos diagrama. Galia matuojama vatmetrais. Grandinės modeliavimas ir jos veikimo paleidimo režimo apskaičiavimas.
Elektra mus supa ne tik gamyboje, bet ir kasdieniame gyvenime. Žmogus gali net nežinoti, kas yra sūkurinės srovės, bet su jų atliekamu darbu jis susiduria kasdien. Pavyzdžiui, žmonės jau seniai įprato šviesą įjungti tiesiog paspaudę jungiklio klavišą, negalvodami apie šio proceso metu vykstančius procesus. Taip ir atsitiko tokiu atveju. Todėl norint suprasti, kas slypi po terminu „Fo sūkurinės srovės“ ir nustatyti jų atsiradimo mechanizmą, būtina prisiminti elektros srovės savybes. Bet pirmiausia atsakykime į klausimą „kodėl Foucault“?
Sūkurinės srovės pirmą kartą paminėtos prancūzų fiziko D. F. Arago darbuose. Jis atkreipė dėmesį į keistą varinio disko elgesį, virš kurio buvo besisukanti įmagnetinta rodyklė. Be jokios aiškios priežasties, diskas pradėjo suktis kartu su rodyklės sukimu. Tuo metu (1824 m.) jie dar negalėjo paaiškinti tokio elgesio, todėl reiškinys buvo vadinamas „Arago fenomenu“. Po kelerių metų kitas mokslininkas M. Faradėjus, taikydamas jo atrastą elektromagnetinės indukcijos dėsnį Arago reiškiniui, priėjo prie išvados, kad šiuo atveju disko judėjimas gali būti nesunkiai paaiškinamas iš jo reiškinio požiūrio taško. minėtas įstatymas. Pagal siūlomą paaiškinimą, besisukantis magnetinis laukas veikia laidininko (vario disko) atomus ir sukelia kryptingą įkrautų (poliarizuotų) dalelių judėjimą konstrukcijoje. Viena iš elektros srovės savybių yra ta, kad aplink laidininką visada yra magnetinis laukas. Nesunku atspėti, kad sūkurinės srovės taip pat sukuria savo lauką, kuris sąveikauja su pagrindiniu jas generuojančiu. Žodis „sūkurys“ apibūdina tokių srovių sklidimą laidininke: jų kryptys yra kilpinės. Remdamasis Arago ir Faradėjaus darbais, sūkurines sroves rimtai ištyrė fizikas Foucault. Iš čia ir kilo pavadinimas.
Šios srovės nedaug skiriasi nuo generatorių generuojamų indukcinių srovių. Jei yra sūkurinis magnetinis laukas (kintamasis, besisukantis) ir šalia esantis laidininkas, tai jame dėl elektromagnetinių laukų veikimo indukuojamos srovės. Kuo didesnis ir masyvesnis laidininkas, tuo didesnė sukuriamų srovių efektyvioji vertė. Be to, sūkurinės srovės visada sukuria magnetinį lauką, kuris priešinasi srauto pokyčiams. Didėjant pagrindinei srovei, didėja priešingos krypties EMF, o kai ji mažėja, priešingai, sūkurinių srovių laukas palaiko pagrindinį srautą. Tai, kas išdėstyta aukščiau, išplaukia iš Lenco dėsnio.
Kitais atvejais kai kurios sūkurinių srovių savybės yra paklausios. Pavyzdžiui, indukcinių plieno lydymo krosnių veikimas pagrįstas masyvaus laidininko kaitinimu, veikiant sūkurinėms srovėms, kurias sukelia specialus generatorius. Be to, jie naudojami nematomų metalo struktūros defektų buvimui nustatyti.
Kas yra sūkurinės srovės
Sūkurinės srovės laikomos viena iš labiausiai nuostabūs reiškiniai, rasta elektrotechnikoje. Nuostabu, kad žmonija išmoko naudotis neigiamus aspektus sūkurinių srovių veikimas į gera.
Sūkurinių srovių atradimo istorija
1824 m. prancūzų fizikas Danielis Arago pirmą kartą pastebėjo sūkurinių srovių poveikį variniame diske, esančiame po magnetine adata vienoje ašyje. Kai adata sukasi, diske buvo sukeltos sūkurinės srovės, dėl kurių jis judėjo. Šis reiškinys jo atradėjo garbei vadinamas „Arago efektu“.
Sūkurinių srovių tyrimus tęsė prancūzų fizikas Jeanas Foucault. Jis išsamiai aprašė jų prigimtį ir veikimo principą, taip pat pastebėjo laidžiojo feromagneto, besisukančio statiniame magnetiniame lauke, įkaitimo reiškinį. Srovės nauja gamta taip pat buvo pavadinti tyrinėtojo vardu.
Sūkurinių srovių prigimtis
Foucault srovės gali atsirasti, kai laidininkas yra veikiamas kintamo magnetinio lauko arba kai laidininkas juda statiniame magnetiniame lauke. Sūkurinių srovių pobūdis yra panašus į indukcines sroves, kurios atsiranda tiesiniuose laiduose, kai per juos praeina elektros srovė. Sūkurinių srovių kryptis yra uždara apskritime ir priešinga jas sukeliančiai jėgai.
Foucault srovės žmogaus ūkinėje veikloje
Paprasčiausias Foucault srovių pasireiškimo pavyzdys kasdienybė- jų poveikis apvijos transformatoriaus magnetinei grandinei. Dėl indukuotų srovių įtakos atsiranda žemo dažnio vibracija (transformatorius dūzgia), o tai prisideda prie stipraus šildymo. Tokiu atveju eikvojama energija ir sumažėja įrenginio efektyvumas. Siekiant išvengti didelių nuostolių, transformatorių šerdys nėra pagamintos iš vientiso gabalo, o surenkamos iš plonų mažo laidumo elektrinio plieno juostelių. Juostos tarpusavyje izoliuojamos elektriniu laku arba apnašų sluoksniu. Ferito elementų atsiradimas leido pagaminti mažo dydžio magnetines šerdis iš vieno gabalo.
Sūkurinių srovių poveikis naudojamas visoje pramonėje ir mechaninėje inžinerijoje. Magnetinės levitacijos traukiniuose stabdymui naudojamos Foucault srovės, o didelio tikslumo prietaisai turi rodyklės slopinimo sistemą, pagrįstą sūkurinių srovių veikimu. Indukcinės krosnys plačiai naudojamos metalurgijoje, turinčios daugybę pranašumų, palyginti su panašiais įrenginiais. Indukcinėje krosnyje galima įdėti šildomą metalą beorė erdvė, pasiekus visišką degazavimą. Indukcinis juodųjų metalų lydymas taip pat paplito metalurgijoje dėl didelio įrenginių efektyvumo.
Kas yra Foucault srovės, naudingas jų panaudojimas ir kokiais atvejais tenka su jomis susidurti?
Sūkurinės srovės arba Foucault srovės (J. B. L. Foucault garbei) – tai sūkurinės indukcinės srovės, atsirandančios laidininkuose, kai keičiasi juos prasiskverbiantis magnetinis srautas.
Naudingas naudojimas
....Ši savybė naudojama galvanometrų, seismografų ir kt. judančioms dalims slopinti.
Fuko srovių šiluminis efektas naudojamas indukcinėse krosnyse - į ritę, maitinamą didelės galios aukšto dažnio generatoriaus, įdedamas laidus kūnas, o joje kyla sūkurinės srovės, kaitinančios, kol išsilydys.
Fuko srovių pagalba šildomos vakuuminių įrenginių metalinės dalys, kad jos būtų išdujintos.
Jurijus Masalyga
Kai srovė praeina per laidininką, magnetinis laukas sukuriamas statmenai tekančiai srovei (gileto taisyklė). Šis laukas generuoja Foucault sroves. Esant pakankamam srovės stiprumui ir laidininko storiui, Foucault srovės tampa reikšmingos ir sukelia laidininko kaitinimą. Todėl laidai daromi daugiagysliai, o transformatorių magnetinės šerdys surenkamos iš atskirų izoliuotų plokščių – taip išvengiama perkaitimo.
Kirilas Gribkovas
Sūkurinės srovės (Foucault srovės) yra uždaros indukcinės srovės masyviuose laiduose, atsirandančios veikiant sūkuriniam elektriniam laukui, kurį sukuria kintamasis magnetinis laukas. Dėl sūkurinių srovių prarandama elektros energija dėl laidininko, kuriame jos kyla, įkaitimo; Siekiant sumažinti šiuos nuostolius, mašinų ir kintamosios srovės įrenginių magnetinės grandinės yra pagamintos iš izoliuotų plieninių plokščių.
Sergejus x
Sūkurinės srovės, Foucault srovės, naudojamos metalų lydymui ir paviršiniam grūdinimui, o jų jėgos veikimas – judančių prietaisų ir aparatų dalių vibracijos slopintuvuose, indukciniuose stabdžiuose (kuriuose elektromagnetų lauke sukasi masyvus metalinis diskas) ir kt.
Sūkurinės arba ciklinės srovės žmonėms turi teigiamos ir neigiamos reikšmės. Viena vertus, jie sukelia energijos nuostolius masyviame laidininke arba ritėje. Tuo pačiu metu sūkurinės srovės reiškinys gali būti panaudotas naudingai - pavyzdžiui, kuriant indukcines krosnis. Bet pirmiausia pirmiausia.
Sūkurinių srovių atradimas
Sūkurines elektros sroves atrado prancūzų mokslininkas Arago D.F. Mokslininkas eksperimentavo su variniu disku ir adata, kuri buvo įmagnetinta.
Jis sukosi aplink diską, tam tikru metu pradėjo kartoti rodyklės judesius. To meto mokslininkai nerado reiškinio paaiškinimo - šis keistas judėjimas buvo vadinamas „Arago fenomenu“. Paslaptis laukė savo laiko.
Po kelerių metų šiuo klausimu susidomėjo Maxwellas Faradėjus, kuris tuo metu atrado savo garsųjį elektromagnetinės indukcijos dėsnį.
Pagal įstatymą M. Faradėjus iškėlė prielaidą, kad judantis magnetinis laukas turi įtakos vario laidininko atominei metalinei gardelei.
Elektros srovė, atsirandanti dėl nukreipto elektronų judėjimo, visada sukuria magnetinį lauką per visą laidininko perimetrą. Eksperimentinis fizikas Foucault išsamiai aprašė sūkurines sroves, remdamasis Arago ir Faradėjaus darbais, iš kurių jie gavo antrąjį pavadinimą.
Kokia sūkurinių srovių prigimtis?
Uždarosios ciklinės srovės gali atsirasti laidininkuose tais atvejais, kai magnetinis laukas aplink šiuos laidininkus nėra stabilus, tai yra nuolat kintantis laikui bėgant arba dinamiškai besisukantis.
Taigi sūkurinės srovės stiprumas tiesiogiai priklauso nuo laidininką perveriančio magnetinio srauto kitimo greičio. Yra žinoma, kad elektronai laidininke dėl potencialų skirtumų juda tiesiškai, todėl elektros srovė nukreipta tiesiogiai.
Foucault srovės pasireiškia skirtingai ir užsidaro tiesiai laidininko korpuse, sudarydamos į sūkurį panašias ciklines grandines. Jie gali sąveikauti su magnetiniu lauku, dėl kurio jie atsirado. (Figūra 1)
Sūkurinės srovės laidininke Paveiksle aiškiai matome, kaip mus dominančios srovės didėja didėjant indukcijos lygiui (rodomi taškiniais kreiptuvais) ritės viduryje, kuri yra prijungta prie kintamosios srovės.
Tyrinėdamas Foucault sūkurines sroves, rusų mokslininkas Lencas padarė išvadą, kad nuosavas šių srovių magnetinis laukas neleidžia keistis magnetiniam srautui, kurio priežastis jos yra. Krypties prigimtis elektros laidai sūkurinė elektros srovė sutampa su indukcijos srovės krypties vektoriumi.
Reikšmė ir taikymas
Šiuo metu kūnas juda sukurtuose magnetiniuose laukuose, Foucault srovės sukelia organizmo fizinį sulėtėjimą šiuose laukuose. Šis gebėjimas jau seniai buvo įgyvendintas kuriant buitinį elektros skaitiklį. Idėja ta, kad aliuminio diskas, besisukantis veikiant magnetui, sulėtėja. (2 pav.)
Paveikslėlyje pavaizduotas elektros energijos skaitiklio diskas, kuriame ištisinė rodyklė rodo paties disko sukimosi kryptį, o punktyrinės rodyklės – sūkurių srautus.
Tos pačios sąveikos padėjo įgyvendinti idėją sukurti siurblį išlydytam metalui siurbti. Foucault srovės išprovokuoja odos efekto atsiradimą. Dėl jų veikimo laidininko efektyvumas mažėja, nes laidininko skerspjūvio viduryje srovės iš tikrųjų nėra, bet jos periferijoje vyrauja.
Siekiant sumažinti elektros nuostolius, ypač perduodant dideliais atstumais, naudojamas daugiakanalis kabelis, kurio kiekviena šerdis turi savo izoliaciją. Sūkurinės srovės, būtent jų pagrindu sukurtos indukcinės krosnys, plačiai pritaikytos metalurgijoje.
Juos naudoju metalų lydymui, pumpavimui ir paviršiaus grūdinimui. Taip pat sūkurinių srovių savybės yra naudojamos sulėtinti ir sustabdyti metalinį diską indukciniuose stabdžiuose. Šiuolaikiniuose skaičiavimo įrenginiuose ir aparatuose Foucault srovės padeda sulėtinti judančias daleles.
Tokamis Fuko(arba sūkurinės srovės) yra indukcinio pobūdžio srovės, atsirandančios masyviuose laiduose kintamajame magnetiniame lauke. Uždarosios sūkurinių srovių grandinės atsiranda giliai pačiame laidininke. Masyvaus laidininko elektrinė varža yra maža, todėl gali pasiekti Foucault srovės didelės svarbos. Sūkurinių srovių stiprumas priklauso nuo laidininko medžiagos formos ir savybių, kintamo magnetinio lauko krypties ir magnetinio srauto kitimo greičio. Foucault srovių pasiskirstymas laidininke gali būti labai sudėtingas.
Fuko srovių per 1 s$ išskiriamas šilumos kiekis yra proporcingas magnetinio lauko kitimo dažnio kvadratui.
Pagal Lenco dėsnį, Foucault srovės pasirenka tokias kryptis, kad paveiktų jas sukeliančią priežastį. Tai reiškia, kad jei laidininkas juda magnetiniame lauke, jis turėtų patirti stiprų stabdymą, kurį sukelia Foucault srovių ir magnetinio lauko sąveika.
Pateiksime Foucault pančių atsiradimo pavyzdį. Padarykime varinį diską, kurio skersmuo yra $5 cm$, o storis $6 mm$, į siaurą tarpą tarp elektromagneto polių. Jei magnetinis laukas išjungtas, diskas greitai krenta. Įjunkime elektromagnetą. Laukas turi būti didelis (apie 0,5 T$). Disko kritimas taps lėtas ir bus panašus į judėjimą labai klampioje terpėje.
Foucault srovių taikymas
Foucault srovės vaidina naudingą vaidmenį indukcinio variklio rotoriuje, kurį varo sukamasis judėjimas magnetinis laukas. Pats asinchroninio variklio veikimo principo įgyvendinimas reikalauja Foucault srovių atsiradimo.
Foucault srovės yra naudojamos galvanometrų, seismografų ir daugelio kitų prietaisų judančioms dalims slopinti. Taigi ant judančios įrenginio dalies sumontuota plokštė - sektoriaus formos laidininkas. Jis įkišamas į tarpą tarp stipraus nuolatinio magneto polių. Plokštei judant, joje atsiranda Foucault srovės, kurios sukelia sistemos slopinimą. Be to, stabdymas atsiranda tik tada, kai plokštė juda. Todėl toks raminamasis įtaisas netrukdo sistemai tiksliai patekti į pusiausvyros būseną.
Fuko srovių išskiriama šiluma naudojama šildymo procesuose. Taigi metalų lydymas naudojant Foucault sroves yra labai naudingas, palyginti su kitais šildymo būdais. Vadinamoji indukcinė krosnis yra ritė, per kurią teka aukšto dažnio ir didelės galios srovė. Į ritės vidų įdedamas laidus korpusas, jame atsiranda didelio intensyvumo sūkurinės srovės, kurios kaitina medžiagą, kol ji išsilydo. Taip metalai lydosi vakuume, todėl gaminamos itin grynos medžiagos.
Naudojant Foucault sroves, vakuuminių įrenginių vidinės metalinės dalys yra šildomos, siekiant jas degazuoti.
Problemos, kurias sukelia sūkurinės srovės. Odos poveikis
Foucauldi srovės gali atlikti ne tik naudingą vaidmenį. Sūkurinės srovės yra laidumo srovės, o dalis energijos išsklaidoma, kad būtų išleista Džaulio šiluma. Tokia energija, pavyzdžiui, asinchroninio variklio rotoriuje, kuris paprastai yra pagamintas iš feromagnetų, šildo šerdis, taip pablogindama jų charakteristikas. Siekiant kovoti su šiuo reiškiniu, šerdys gaminamos plonų plokščių pavidalu, kurios yra atskirtos ploni sluoksniai izoliatorių ir sumontuokite plokštes taip, kad Foucault srovės būtų nukreiptos per plokštes. Esant mažam plokštės storiui, sūkurinės srovės turi mažą tūrio tankį. Atsiradus feritams ir medžiagoms, turinčioms didelę magnetinę varžą, tapo įmanoma gaminti kietas šerdis.
Sūkurinės srovės atsiranda laiduose, kuriuose teka kintamoji srovė, o Foucault srovių kryptis yra tokia, kad jos susilpnina srovę laido viduje ir sustiprina ją šalia paviršiaus. Vadinasi, greitai kintanti srovė laido skerspjūvyje pasiskirsto netolygiai. Šis reiškinys vadinamas oda – efektas(paviršiaus efektas). Dėl šio reiškinio vidinė dalis laidininkas tampa nenaudingas grandinėse su aukštas dažnis naudoti vamzdžius kaip laidininkus. Odos efektas gali būti naudojamas metalo paviršinio sluoksnio šildymui, todėl šį reiškinį galima panaudoti metalo grūdinimui, o keičiant lauko dažnį, grūdinimas gali būti atliekamas bet kuriame reikiamame gylyje.
Apytikslės formulės, galinčios apibūdinti odos efektą vienalyčiame cilindriniame laidininke:
1 paveikslas.
kur $R_w$ yra laidininko, kurio spindulys $r$, efektyvioji varža kintamajai srovei su cikliniu dažniu $w$. $R_0$ - laidininko atsparumas nuolatinei srovei.
kur efektyvusis kintamosios srovės įsiskverbimo gylis ($\delta $) (atstumas nuo laidininko paviršiaus, kuriam esant srovės tankis sumažėja $e=2,7\$ karto, palyginti su tankiu ant jo paviršiaus) yra lygus:
$\mu $ - santykinis magnetinis laidumas, $(\mu )_0$ - magnetinė konstanta, $\sigma $ - specifinis laidininko laidumas nuolatinei srovei. Kuo storesnis laidininkas, tuo reikšmingesnis odos efektas, tuo mažesnės $w$ ir $\sigma$ reikšmės, į kurias reikia atsižvelgti.
1 pavyzdys
Pratimas: Atliekant eksperimentą su išcentrine mašina, prie jo buvo pritvirtintas masyvus varinis diskas, šis diskas buvo sukamas su didelis greitis. Magnetinė adata buvo pakabinta virš disko (be kontakto). Kas atsitiks su rodykle, kodėl?
Sprendimas:
Magnetinė adata veikia kaip magnetas, sukuriantis magnetinį lauką, kuriame sukasi vario laidininkas. Vadinasi, laidininke atsiranda indukcinės srovės – Foucault srovės. Pagal Lenco taisyklę sūkurinės srovės, sąveikaudamos su magnetiniu lauku, yra linkusios sustabdyti disko sukimąsi arba, remiantis trečiuoju Niutono dėsniu, kartu su savimi tempti ir magnetinę adatą. Tai reiškia, kad magnetinė adata, kuri kabo virš disko, pasisuks paskui ją ir suks pakabą (siūlą).
Atsakymas: Magnetinė adata suksis, priežastis – sūkurinės srovės.
2 pavyzdys
Pratimas: Paaiškinkite, kodėl požeminis kabelis, kuriuo perduodama kintamoji srovė, negali būti tiesiamas arti metalinių dujų ir vandens vamzdžių?
Sprendimas:
Kintamosios srovės įtakoje aplink kabelį atsiranda kintamasis magnetinis laukas, jei į šį lauką pateks laidininkas (metalinis vamzdis), atsiras indukcinės sūkurinės srovės. Šios srovės sukelia metalinių vamzdžių koroziją. Be to, srovių buvimas vamzdžiuose yra pavojingas, nes yra elektros smūgio galimybė.
3 pavyzdys
Pratimas:Švytuoklė, pagaminta iš storo vario lakšto, turi nupjauto sektoriaus formą. Jis pakabinamas ant strypo ir gali veikti laisvos vibracijos aplinkui horizontalioji ašis magnetiniame lauke tarp stipraus elektromagneto polių. Nesant magnetinio lauko, švytuoklė svyruoja praktiškai neslopindama. Apibūdinkite švytuoklės svyravimus elektromagneto magnetiniame lauke. Kaip galima priversti švytuoklę svyruoti beveik neslopindama esant magnetiniam laukui?
Sprendimas:
Jei aprašyta masyvi švytuoklės virpesiai yra dedami į stiprų magnetinį lauką, tada švytuoklėje atsiranda Foucault srovės. Šios srovės, pagal Lenco taisyklę, sulėtina švytuoklės judėjimą, svyravimų amplitudė mažėja, o patys svyravimai greitai nutrūksta.
Siekiant sumažinti sūkurių sukeliamas sroves magnetiniame lauke svyruojančioje švytuoklėje, jos kietąjį sektorių galima pakeisti šukomis pailgais dantimis. Foucault srovės bus sumažintos, o švytuoklė svyruos praktiškai neslopindama.
