Bir arabanın veya çeşitli elektrikli cihazların içindeki metal parçalar, manyetik alanda hareket etme ve birbirleriyle kesişme özelliğine sahiptir. elektrik hatları. Bu sayede kendi kendine indüksiyon oluşur. Anormal Foucault girdap akımlarını, hava akışlarını, bunların tanımını, uygulamasını, etkisini ve bir transformatördeki girdap akımı kayıplarının nasıl azaltılacağını değerlendirmeyi öneriyoruz.

Faraday yasasından, manyetik akıdaki bir değişikliğin boş uzayda bile indüklenmiş bir elektrik alanı ürettiği sonucu çıkar.

Bu boşluğa metal bir plaka yerleştirilirse, indüklenen elektrik alanı metalin içinden bir elektrik akımının geçmesine neden olur. Bu indüklenen akımlara girdap akımları denir.

Foucault akımları, indüksiyonu çeşitli iletken kısımlarda gerçekleştirilen akışlardır. elektrikli ev aletleri Foucault kaçak akımları özellikle su veya gazların geçişi açısından tehlikelidir çünkü. prensip olarak bunların yönü kontrol edilemez.

Eğer indüklenen karşı akımlar değiştirilerek oluşturulursa manyetik alan, o zaman girdap akımları manyetik alana dik olacak ve bu alan tekdüze ise hareketleri bir daire içinde olacaktır. Bu indüklenen elektrik alanları, nokta yüklerin elektrostatik elektrik alanlarından çok farklıdır.

Girdap akımlarının pratik uygulaması

Girdap akımları, özellikle akımın çok yüksek olması durumunda, mekanik terazinin salınım kolu gibi istenmeyen enerjiyi dağıtmak için endüstride faydalıdır. Desteğin ucundaki mıknatıs, desteğin ucuna iliştirilmiş metal bir plakada girdap akımları oluşturuyor, örneğin ansys.

Fiziğin öğrettiği gibi girdap akışları, transit tren motorlarında etkili bir frenleme kuvveti olarak da kullanılabilir. Trenin rayların yakınında bulunan elektromanyetik cihazlar ve mekanizmalar özel olarak yapılandırılmıştır. girdap akımları. Akıntının hareketi sayesinde sistemin düzgün bir şekilde inmesi sağlanır ve tren durur.

Dönen akımlar alet transformatörlerinde ve insanlar için zararlıdır. Akıyı arttırmak için transformatörde metal bir çekirdek kullanılır. Maalesef armatürde veya çekirdekte oluşan girdap akımları enerji kaybını artırabilir. Enerji ileten ve yalıtkan malzemelerden oluşan alternatif katmanlardan oluşan bir metal çekirdek inşa edilerek, indüklenen döngülerin boyutu azaltılır, böylece enerji kaybı azalır. Transformatörün çalışma sırasında ürettiği gürültü tam olarak bu tasarım çözümünün bir sonucudur.

Video: Foucault girdap akımları

Bir diğer kullanımı ilginç girdap dalgaları - elektrik sayaçlarında veya tıpta kullanımları. Her tezgahın altında sürekli dönen ince bir alüminyum disk bulunur. Bu disk manyetik bir alanda hareket eder, dolayısıyla orada her zaman girdap akımları vardır ve bunun amacı diskin hareketini yavaşlatmaktır. Bu sayede sensör doğru ve dalgalanma olmadan çalışır.

Girdaplar ve cilt etkisi

Çok güçlü girdap akımlarının ortaya çıkması durumunda (yüksek frekanslı akımda), gövdelerdeki akım yoğunluğu yüzeylerine göre önemli ölçüde daha az olur. Bu sözde cilt etkisidir, yöntemleri, özellikle girdap akımları için geliştirilen ve aşırı koşullar altında test edilen teller ve borular için özel kaplamalar oluşturmak için kullanılır.

Bu, EMF ve transformatör kurulumlarını inceleyen bilim adamı Eckert tarafından kanıtlandı.

Girdap akımı ilkeleri

Bakır tel bobin, girdap akımı indüksiyonunu yeniden üretmek için yaygın bir yöntemdir. Bobinden geçen alternatif akım, bobinin içinde ve çevresinde manyetik bir alan oluşturur. Manyetik alanlar telin etrafında çizgiler oluşturur ve daha büyük halkalar oluşturacak şekilde birleşir. Akım bir döngüde artarsa, manyetik alan yakınlardaki tel döngülerin bir kısmı veya tamamı boyunca genişleyecektir. Bu, bitişik histerezis döngülerinde bir voltajı indükler ve elektriksel olarak iletken malzemede bir elektron akışına veya girdap akımlarına neden olur. Duvar kalınlığındaki değişiklikler, çatlaklar ve diğer süreksizlikler de dahil olmak üzere malzemedeki herhangi bir kusur, girdap akımlarının akışını değiştirebilir.

Ohm kanunu

Ohm kanunu en çok kullanılan kanunlardan biridir. temel formüller belirlemek elektrik akışı. Gerilimin dirence bölümü (ohm), amper cinsinden elektrik akımını belirler. Akımları hesaplamak için bir formül olmadığı unutulmamalıdır; manyetik alan hesaplama örneklerini kullanmak gerekir.

İndüktans

Bobinden geçen alternatif akım, bobinin içinde ve çevresinde manyetik bir alan oluşturur. Akım arttıkça bobin, bobinin yanında bulunan iletken malzemede sirkülasyon (eddy) akımlarını indükler. Girdap akımlarının genliği ve fazı, bobin yüküne ve direncine bağlı olarak değişecektir. Yüzeyde veya yüzeyin altında elektriksel olarak iletken malzemede bir süreksizlik meydana gelirse girdap akımlarının akışı kesilecektir. Kurulumu ve kontrolü için farklı kanal frekanslarına sahip özel cihazlar bulunmaktadır.

Manyetik alanlar

Fotoğraf, girdaplı elektrik akımlarının bir bobinde nasıl bir manyetik alan oluşturduğunu göstermektedir. Bobinler sırasıyla elektriksel olarak iletken malzemede girdap akımları oluşturur ve ayrıca kendi manyetik alanlarını da yaratır.

Kusur tespiti

Bobin üzerindeki voltajın değiştirilmesi malzemeyi etkileyecektir; girdap akımlarının taranması ve incelenmesi, yüzey ve yüzey altı süreksizliklerini ölçen bir cihazın üretilmesine olanak sağlar. Hangi eksikliklerin bulunabileceğini çeşitli faktörler etkileyecektir:

1. Malzemenin iletkenliğinin girdap akımlarının yolu üzerinde önemli bir etkisi vardır;
2. İletken bir malzemenin geçirgenliği, mıknatıslanma yeteneğinden dolayı da büyük bir etkiye sahiptir. Düz yüzey taranması düzensiz olandan çok daha kolaydır.
3. Girdap akımlarının kontrolünde penetrasyon derinliği çok önemlidir. Bir yüzey çatlağını tespit etmek, bir alt yüzey kusurunu tespit etmekten çok daha kolaydır.
4. Aynı durum yüzey alanı için de geçerlidir. Nasıl daha küçük alan– Girdap akımlarının oluşumu ne kadar hızlı gerçekleşirse.

Kusur dedektörüyle bir konturun algılanması

Belirli yüzey ve kontur türleri için üretilmiş yüzlerce standart ve özel prob bulunmaktadır. Metalin kenarları, oyukları, konturları ve kalınlığı bir testin başarısına veya başarısızlığına katkıda bulunur. İletken malzemenin yüzeyine çok yakın yerleştirilen bir bobin, en iyi şans kırılmaları tespit etmek. Karmaşık devreler için, bobin özel bir bloğa yerleştirilir ve bağlantı parçalarına bağlanır, bu da akımın içinden geçmesine ve durumunun izlenmesine izin verir. Birçok cihazın uyum sağlaması için özel prob ve bobin kalıpları gerekir. düzensiz şekil detaylar. Bobin ayrıca parçanın tasarımına uyacak özel (evrensel) bir şekle de sahip olabilir.

Girdap akımlarının azaltılması

İndüktörlerin girdap akımlarını azaltmak için bu mekanizmalardaki direncin arttırılması gerekmektedir. Özellikle sıvılaştırılmış tel ve yalıtımlı tellerin kullanılması tavsiye edilir.

Tokami Fuko(veya girdap akımları), alternatif bir manyetik alanda büyük iletkenlerde ortaya çıkan endüktif nitelikteki akımlardır. Girdap akımlarının kapalı devreleri iletkenin derinliklerinde görünür. Büyük bir iletkenin elektrik direnci küçüktür, bu nedenle Foucault akımları büyük önem taşıyan. Girdap akımlarının gücü, iletken malzemenin şekline ve özelliklerine, alternatif manyetik alanın yönüne, değişme hızına bağlıdır. manyetik akı. Foucault akımlarının bir iletkendeki dağılımı çok karmaşık olabilir.

Foucault akımları tarafından 1 $ s$ başına salınan ısı miktarı, manyetik alanın değişim frekansının karesiyle orantılıdır.

Lenz yasasına göre Foucault'nun akımları, kendilerine neden olan nedeni etkilemek için bu yönleri seçerler. Bu, eğer bir iletken manyetik alanda hareket ediyorsa, o zaman deneyimlemesi gerektiği anlamına gelir. güçlü frenleme Foucault akımları ile manyetik alanın etkileşiminden kaynaklanır.

Foucault'nun prangalarının ortaya çıkışına bir örnek verelim. Çapı 5 cm$, kalınlığı 6 mm$ olan bir bakır diski, bir elektromıknatısın kutupları arasındaki dar bir boşluğa düşürelim. Manyetik alan kapatılırsa disk hızla düşer. Elektromıknatısı açalım. Alan büyük olmalıdır (yaklaşık 0,5T$). Diskin düşüşü yavaşlayacak ve çok viskoz bir ortamda harekete benzeyecektir.

Foucault akımlarının uygulanması

Toki Fuko'nun oyunu faydalı rol rotorda asenkron motor, içinde verilmiştir dönme hareketi manyetik alan. Asenkron motorun çalışma prensibinin uygulanması, Foucault akımlarının ortaya çıkmasını gerektirir.

Foucault akımları galvanometrelerin, sismografların ve diğer birçok cihazın hareketli parçalarını sönümlemek için kullanılır. Böylece, cihazın hareketli kısmına bir plaka - sektör şeklinde bir iletken - monte edilir. Güçlünün kutupları arasındaki boşluğa sokulur kalıcı mıknatıs. Plaka hareket ettiğinde içinde Foucault akımları belirir ve bu da sistemin engellenmesine neden olur. Üstelik frenleme yalnızca plaka hareket ettiğinde ortaya çıkar. Dolayısıyla bu tür bir sakinleştirme cihazı, sistemin kesin olarak denge durumuna gelmesine müdahale etmez.

Foucault akımlarının açığa çıkardığı ısı, ısıtma işlemlerinde kullanılır. Bu nedenle Foucault akımları kullanılarak metallerin eritilmesi diğer ısıtma yöntemlerine göre oldukça avantajlıdır. Sözde indüksiyon ocağı, içinden akımın aktığı bir bobindir. yüksek frekans Ve büyük güç. Bobinin içine iletken bir gövde yerleştirilir ve içinde maddeyi eriyene kadar ısıtan yüksek yoğunluklu girdap akımları belirir. Metaller bu şekilde vakumda eritilir ve bu da yüksek saflıkta malzemelerin üretilmesine yol açar.

Foucault akımları kullanıldığında, vakum tesislerinin iç metal parçaları gazdan arındırmak için ısıtılır.

Girdap akımlarının neden olduğu sorunlar. Cilt etkisi

Foucaultcu akımlar yararlı bir rolden daha fazlasını oynayabilir. Girdap akımları iletim akımlarıdır ve enerjinin bir kısmı Joule ısısını serbest bırakmak için dağıtılır. Örneğin, genellikle ferromıknatıslardan yapılan asenkron bir motorun rotorundaki bu tür enerji, çekirdekleri ısıtır ve böylece bunların özellikleri bozulur. Bu olguyla mücadele etmek için çekirdekler birbirinden ayrılan ince plakalar şeklinde üretilir. ince katmanlar Foucault akımları plakalar boyunca yönlendirilecek şekilde yalıtkanı takın ve plakaları yerleştirin. Plakaların küçük bir kalınlığı ile girdap akımları küçük bir değere sahiptir. toplu yoğunluk. Ferritlerin ve manyetorezisi yüksek maddelerin ortaya çıkmasıyla katı çekirdeklerin üretilmesi mümkün hale geldi.

Taşıyan tellerde girdap akımları oluşur. alternatif akımlar ve Foucault akımlarının yönü telin içindeki akımı zayıflatacak ve yüzeye yakın yerde güçlendirecek şekildedir. Sonuç olarak, hızla değişen akım telin kesiti boyunca eşit olmayan bir şekilde dağıtılır. Bu fenomene denir cilt efekti(yüzey etkisi). Bu fenomen nedeniyle iç kısım devrelerde iletken işe yaramaz hale gelir yüksek frekans Tüpleri iletken olarak kullanın. Kaplama etkisi metalin yüzey katmanını ısıtmak için kullanılabilir, bu da bu fenomenin metalin sertleştirilmesi için kullanılmasını mümkün kılar ve alanın frekansı değiştirilerek sertleştirme istenilen herhangi bir derinlikte gerçekleştirilebilir.

Homojen silindirik bir iletkendeki yüzey etkisini tanımlayabilen yaklaşık formüller:

Şekil 1.

burada $R_w$, $r$ yarıçaplı bir iletkenin $w$ döngüsel frekanslı alternatif akıma karşı etkin direncidir. $R_0$ - iletkenin doğru akıma karşı direnci.

burada alternatif akımın etkin nüfuz derinliği ($\delta $) (akım yoğunluğunun, yüzeyindeki yoğunluğa kıyasla $e=2,7\$ kat azaldığı iletkenin yüzeyinden uzaklığı) şuna eşittir:

$\mu $ - bağıl manyetik geçirgenlik, $(\mu )_0$ - manyetik sabit, $\sigma $ - iletkenin belirli iletkenliği DC. İletken ne kadar kalın olursa, yüzey etkisi o kadar belirgin olur ve dikkate alınması gereken $w$ ve $\sigma$ değerleri o kadar küçük olur.

Örnek 1

Egzersiz yapmak: Bir santrifüj makinesiyle yapılan bir deneyde, ona büyük bir bakır disk iliştirildi ve bu disk, yüksek hız. Diskin üzerine (temassız) manyetik bir iğne asıldı. Oka ne olacak, neden?

Çözüm:

Manyetik iğne, içinde bakır iletkenin döndüğü bir manyetik alan oluşturan bir mıknatıs görevi görür. Sonuç olarak, iletkende ortaya çıkar indüklenen akımlar- Foucault akımları. Lenz kuralına göre, manyetik alanla etkileşime giren girdap akımları diskin dönüşünü durdurma eğilimindedir veya Newton'un üçüncü yasasına göre manyetik iğneyi kendileriyle birlikte sürükler. Bu, diskin üzerinde asılı olan manyetik iğnenin kendisinden sonra döneceği ve süspansiyonu (ipliği) döndüreceği anlamına gelir.

Cevap: Manyetik iğne dönecektir, nedeni girdap akımlarıdır.

Örnek 2

Egzersiz yapmak: Alternatif akımın iletildiği yer altı kablosunun neden metal gaz ve su borularının yakınına döşenemeyeceğini açıklayın?

Çözüm:

Alternatif akımın etkisi altında, kablonun etrafında alternatif bir manyetik alan belirir; eğer bir iletken (metal boru) bu alana girerse, endüktif girdap akımları ortaya çıkacaktır. Bu akımlar metal boruların korozyonuna neden olur. Ayrıca borularda akım bulunması elektrik çarpması ihtimali olduğundan tehlikelidir.

Örnek 3

Egzersiz yapmak: Kalın bakır levhadan yapılmış sarkaç, kesik bir sektör şeklindedir. Bir çubuğa asılır ve performans gösterebilir serbest titreşimler etrafında yatay eksen Güçlü bir elektromıknatısın kutupları arasındaki manyetik alanda. Manyetik alanın yokluğunda sarkaç neredeyse hiç sönümlenme olmadan salınır. Bir elektromıknatısın manyetik alanında sarkacın salınımlarını açıklayın. Bir manyetik alanın varlığında bir sarkacın neredeyse hiç sönümlenmeden salınması nasıl sağlanabilir?

Çözüm:

Tanımlanan devasa sarkaç salınımı güçlü bir manyetik alana yerleştirilirse, sarkaçta Foucault akımları ortaya çıkar. Lenz kuralına göre bu akımlar sarkacın hareketini yavaşlatır, salınımların genliği azalır ve salınımlar kısa sürede durur.

Manyetik alanda salınan bir sarkaçta girdap kaynaklı akımları azaltmak için, katı sektörü uzun dişli bir tarakla değiştirilebilir. Foucault akımları azalacak ve sarkaç neredeyse hiç sönümlenme olmadan salınacak.

Genel olarak kabul edildiği gibi, “Foucault akımları, alternatif bir manyetik alanda bulunan büyük bir iletkende ortaya çıkan akımlardır. Foucault akımları girdap karakterine sahiptir. Sıradan endüksiyon akımları ince, kapalı bir iletken boyunca hareket ederse, girdap akımları büyük bir iletkenin kalınlığı içinde kapatılır. Aynı zamanda artık sıradan endüksiyon akımlarından farklı olmamalarına rağmen". Lenz kuralına göre bu akımlar, onlara sebep olan nedeni ortadan kaldıracak şekilde yönlendirilir. “Dolayısıyla güçlü bir manyetik alanda hareket eden iletkenler, Foucault akımlarının manyetik alanla etkileşimi nedeniyle güçlü bir engelleme yaşarlar” . “Foucault akımları, alternatif manyetik alanı iletkenin derinliklerine nüfuz etmeyecek şekilde korur. Ancak Foucault akımları statik bir manyetik alanı koruyamaz çünkü omik direnç nedeniyle sonsuza kadar var olamazlar. Statik manyetik alan iletkene serbestçe nüfuz eder. Ancak alan ne kadar hızlı değişirse iletkenin içine o kadar az derinlik girer. Ohmik kayıpların küçük olduğu iyi iletkenlerde, alan nüfuz derinliğindeki azalma çok orta frekanslarda fark edilir hale gelir.". Bunun Foucault akımlarının manyetikliği giderici etkisinden kaynaklandığına inanılıyor. BT "Çekirdeğin ortasındaki alanlar yüzeye yakın alanlara göre daha büyük girdap akımları tarafından kaplandığından, çekirdeğin ortasında daha belirgin ve yüzeyinde daha az belirgindir". Belirtildiği gibi, süperiletkenlerde bu etki, iletken direncinin olmaması nedeniyle doğru akımlarda bile doğaldır. “Harici sabit bir manyetik alanda bulunan bir süper iletken soğutulduğunda, süper iletken duruma geçiş anında, manyetik alan hacminden tamamen uzaklaşır. Bu, bir süper iletkeni, direnç sıfıra düştüğünde hacimdeki manyetik alan indüksiyonunun değişmeden kalması gereken ideal bir iletkenden ayırır. .

İçinde teorik fizik Foucault akımlarının girdap doğasının ve dolayısıyla elektrik alanının girdap doğasının genel olarak tanınmasına dayanarak, bunların açıklaması bir endüktif Maxwell denklemi çiftine dayanmaktadır:

ρ yoğunluğunun sıfıra eşit olduğunu varsayarak ücretsiz masraflar Explorer'da ve standart iletişim akım yoğunluğu ve alan gücü arasında

Foucault akımlarını ve deri etkisini tanımlayan manyetik alan kuvveti için bir denklem elde ederiz:

Aynı zamanda "Girdap akımı gücü Ohm kanunu eşit

nerede Φ M– akım devresine bağlı manyetik akı,R– girdap akımı devresinin direnci. Bu direnci hesaplamak zordur. Ancak ne kadar küçük olursa o kadar çok olacağı oldukça açıktır. iletkenlik iletken ve boyutları ne kadar büyükse" .

Bu nedenle, Foucault akımlarından kaynaklanan kayıpları hesaplamak için genellikle belirli kayıpların demirin türüne, demir sacların kalınlığına, indükleyici alanın frekansına ve bu alanın maksimum indüksiyonuna bağlı olduğu yaklaşık formüller kullanılır.

Görebildiğimiz gibi, Foucault akımlarının doğası yalnızca iletkenin iletkenliğiyle ilişkilidir ve yapıları yalnızca metallerin iletkenliği gerçeğiyle belirlenir; hem ferro-, para- hem de diamanyetik malzemeler için aynıdır. Bu akımların yönü indükleyici yönün tersidir. değişken alan, ancak bu maddelerin kendileri dış alanlarda temelde farklı davranırlar. Bilindiği gibi diyamıknatıslar dış manyetik alana zıt yönde kendi alanlarını oluştururken, para- ve ferromıknatıslar dış manyetik alan yönünde yönlendirilmiş alanlar oluştururlar. Diamıknatıslar özellikle şunları içerir: inert gazlar, moleküler hidrojen ve nitrojen, çinko, bakır, altın, bizmut, parafin vb. paramanyetik malzemeler arasında alüminyum bulunur; hava. Ferromanyetik malzemeler arasında özellikle demir, nikel ve kobalt yer alır. Ancak bu farklılığın Foucault'nun akımlarının özüne önemli bir etkisi olduğu düşünülmüyor.

Yapılan deneyler de bu farkı ortaya koymuyor. Çoğu, düzgün olmayan bir manyetik alanda iletken cisimlerin düşüşünü frenlemek veya metal bir sarkacın salınımlarını sönümlemekle ilgilidir. Deneyler için olduğuna inanılıyor “Bu malzemelerin az miktarda olması nedeniyle bakır veya alüminyum levhaların alınması tavsiye edilir. direnç. Sonuç olarak içlerindeki mevcut güç daha büyük olacak ve etkisi daha net bir şekilde kendini gösterecektir." .

Foucault akımlarıyla ilgili ikinci deney grubu, hem iletken gövdelerin hem de dielektriklerin (özellikle ahşabın kurutulması) indüksiyonla ısıtılmasıyla ilişkilidir. Teorik olarak bu süreç Maxwell denklemlerine ve indüklenen elektrik alanının girdap doğasına dayanarak aynı temel atılmıştır. Standart bir tabanın kullanılması aynı zamanda modellemenin dayandığı vurguyu da belirler. Ferromıknatısların manyetik geçirgenliklerinde sıcaklıkla birlikte meydana gelen değişiklikler dikkate alınsa da, Ferromıknatıs durumunda olduğu gibi, mıknatısın türüne bağlı olarak Foucault akımlarında önemli bir fark oluşmaz. Alüminyumun indüksiyonla ısıtılmasına yönelik çalışmalarda, fenomenolojik temel aynı zamanda, heyecan verici alanın zıt yönünde bir alanı heyecanlandıran girdap akımlarının standart temsiline indirgenir ve sürecin modellenmesi buna dayanır.

Aynı zamanda endüstriyel olarak üretilen ev tipi indüksiyon ocaklarının ana çalışma koşulu, kullanılan tencerenin ferromanyetik malzemesidir. Fırın, ferromanyetik olmayan çelik bile dahil olmak üzere başka herhangi bir malzemeyle çalışmayı reddeder. Bu şunu gösterir: belirli nüanslar bolluğa rağmen mevcut girdap akımı modeli tarafından dikkate alınmaz bilimsel gelişmeler ve sürecin kendisinin teknolojik kullanımı.

Girdap akımlarının özelliklerini incelemek için, Şekil 2'de gösterildiği gibi karşılıklı dik sargılara sahip özel bir kafa geliştirilmiştir. 1.

Pirinç. 1. Girdap akımlarını incelemek için kafanın diyagramı ve genel görünümü (a) ile çekirdekteki anlık girdap akımlarının bir diyagramı ( BEN 2) ve kapakta 4 ( BEN 3) bu kafa standart konsept açısından (b) birincil sargıda anlık akımla BEN 1; 1 – ferromanyetik malzemeden yapılmış çekirdek (trafo demiri E330), 2 – 110 tur ø0,23 telden oluşan birincil tek sıra katı sarım, 3 – 110 tur ø0,23 telden oluşan ikincil tek sıra katı sarım, 4 – kapak 15x15x6 mm ölçülerinde incelenen malzemeden yapılmış plaka

Her iki kafa sargısı da karşılıklı dikliği ayarlamak için hareketli bir floroplastik çerçeve üzerine sarıldı. İncelenmekte olan pedin boyutu, daha sonraki araştırmalarda netleşecek bir amaç için, sargıların bulunmadığı alandan biraz daha büyük olacak şekilde seçilmiştir. Bu akımların karşı girdap doğası hakkındaki modern fikirler açısından çekirdekte ve astarda ortaya çıkan indüksiyon akımları, Şekil 1'de sunulmaktadır. 1b. Bu yapıdan da anlaşılacağı üzere, asimetrik bir astar uygulandığında, bu akımların sekonder sargının dönüşlerine karşılıklı dik olması nedeniyle temelde sekonder sargıda bir akım oluşamaz.

Elektrik şeması Deney Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.

Pirinç. 2. Deneyin elektrik şeması.

Deney 20 kHz frekansta gerçekleştirildi, giriş sinyalinin genliği 2 V, osiloskop senkronizasyonu hariciydi ve kafanın birincil sargısına sağlanan sinyale göre gerçekleştirildi.

Başın köşelerine asimetrik olarak yerleştirilmiş astar olarak dört malzeme kullanıldı: bakır - diyamanyetik, alüminyum - paramanyetik, transformatör demir ve ferrit - ferromanyetik. Kaplamaların türü Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.

Pirinç. 3. Çalışmada kullanılan kaplama türleri.

Tüm kaplamalar birkaç katmandan yapılmıştır. Bakır ped 8 katman, alüminyum – 4 katman, demir – 20 katman ve ferrit – 2 katmandan oluşuyordu. Bütün bunlar Stealth yapıştırıcıyla birbirine yapıştırıldı. Pedlerin her birine yapıştırılan konum göstergeleri ortalarına ayarlandı. Kafadaki derecelendirme ölçeği de dikey olarak yerleştirilmiş birincil sargının ortasına ayarlandı. Genel görünüm kurulum Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.

Pirinç. 4. Kurulumun genel görünümü: 1 – osiloskop, 2 – ölçüm başlığı, 3 – sinyal üreteci, 4 – güçlü çıkış katı, 5 – çıkış katı için güç kaynağı

Her şeyden önce, çeşitli malzemelerden yapılmış astarların asimetrik uygulamasıyla sekonder sargıda indüksiyon olgusu araştırıldı. Daha önce de belirtildiği gibi, kafanın birincil sargısına giriş voltajı kullanılarak senkronizasyon gerçekleştirildi. Deneyin sonuçları Şekil 1'de sunulmaktadır. 5.

a) bakır

b) alüminyum

c) demir

d) ferrit

Pirinç. 5. Osilogramlar indüklenen emk kafadaki astarın malzemesine ve konumuna bağlı olarak kafanın ikincil sargısında (alt osilogram)

Osilogramlardan görülebileceği gibi, bakır ve alüminyum için indüksiyon emk'si indükleyici akımın antifazıdır (sağdaki fotoğraflar). Bu konumdaki ferrit aynı fazda davranış sergiler. Demire ilişkin sapmalar daha ayrıntılı olarak açıklığa kavuşturulacaktır. Ayrıca pedin sağ köşeden sola doğru hareket ettirilmesinin emk'nin fazında 180°'lik bir değişikliğe yol açtığı da görülmektedir. Fazlardaki farklılık, bir yandan ferromıknatıslarda, diğer yandan para ve diamıknatıslarda indüklenen emf'nin oluşumunun doğasının farklı olduğunu gösterir.

İndüksiyon emf'sinin yörüngesini ortaya çıkarmak için tüm pedlerin plakalardan oluşması kullanıldı. Bu ikinci deneyde pedler, kafa düzlemi boyunca ve çapraz olarak ölçüm kafasının aynı köşesine yerleştirildi. Sonuçlar Şekil 2'de sunulmaktadır. 6.

a) bakır

b) alüminyum

c) demir

d) ferrit

Pirinç. 6. İncelenen malzemelerden yapılmış pedlerdeki, ölçüm kafasına göre döndürüldüklerinde endüksiyon akımlarının doğası

Osilogramlardan bakır ve alüminyum plakalar döndürüldüğünde sinyalin önemli ölçüde zayıfladığını görüyoruz. Bu, girdap akımına karşı önemli bir direncin ortaya çıktığını gösterir. Ferritte sinyal neredeyse değişmez; bu, bakır ve alüminyumun özelliği olan bir endüksiyon akımının olmadığını gösterir, ancak bir ferromıknatısın özelliği olan ikinci tip bir akım vardır. Bu akım heyecan verici olanla aynı aşamadadır. Bir demir plakanın ucuna çevrildiğinde, Foucault akımları azaldığında uçta artan genlik değişmekle kalmaz, aynı zamanda sinyalin fazı da değişir. Bu yalnızca sinyalin ortaya çıkan fazı, trigonometrik olarak gösterilmesi kolay olan orijinal bileşenlerin genliklerine bağlı olduğunda gerçekleşir. Aslında, elde edilen sinyalin orijinal bileşenlerinin yaklaşık 180° kesin olarak kaydırıldığını ve farklı genliklere sahip olduğunu varsayarsak, o zaman

Pedlerdeki akım akışı koşullarındaki değişiklikler nedeniyle genlikler değiştiğinde, ortaya çıkan sinyalin genliğinin de değişeceği açıktır. AΞ ve ortaya çıkan faz φ Ξ. Akımların açıklanan doğası, Şekil 2'de gösterilen yapıda sunulmaktadır. 7.

a) Para ve diamıknatıslarda endüksiyon akımları

b) Ferritlerde endüksiyon akımları

c) Demirdeki endüksiyon akımları

Pirinç. 7. Elektronik uyarma devresi ben e ve yönlendirme IC akıntılar

Para ve diamıknatıslar durumunda, pedin uç konumu (sağda) tek bir akım yerine ben e her bir plakada, yastığın indükleyici iletken ile tüm temas alanı tarafından değil, yalnızca plakanın kalınlığı ile sınırlı bir kısım tarafından indüklenen akımlar üretir. Bu, plaka düzlemden uca doğru döndürüldüğünde bu indükleyici akımın sekonder sargıda da daha küçük bir akımı indükleyeceği anlamına gelir.

Ferrit durumunda durum değişir. Akım IC Ferritin moleküler akımları tarafından oluşturulur. Yüksek elektrik direnci nedeniyle ferritte neredeyse hiç elektronik akım yoktur ve moleküler akımlar ferritin yönüne çok az bağlıdır, bunun sonucunda dönüş pratik olarak ikincil sargıdaki akımın genliğini değiştirmez.

Demirde her iki akım da mevcuttur ve dolayısıyla akımdaki değişiklik ben e gösterildiği gibi yol açar genel durum Bu akım, akımı telafi ettiğinden, sinyalin hem genliğinde hem de fazında bir değişiklik olur. IC.

Bu arada, bu akımların rekabet eden eylemi aynı zamanda para- ve diyamanyetizmanın yanlış fiziksel yorumlanmasına da yol açar; bu, indükleyici olana karşı bir alan oluşturmak için diyamanyetik malzemelerdeki atomların yörüngelerini döndürmenin bazı özel yöntemlerini varsayar. Yukarıdaki deneyin gösterdiği gibi, mıknatıslar arasındaki fark yalnızca indükleyici akımların oranına bağlıdır. diyamanyetik olarak ben e aşar IC Bunun sonucunda yaklaşmakta olan bir alan oluşur. Para ve ferromıknatıslarda akımların oranı tersine çevrilir, böylece dış indükleyici alan yönünde bir alan oluşturulur. Bu özellik aynı zamanda para ve diyamanyetik malzemelerin göreceli manyetik geçirgenliğinin yanlış ölçülmesine de yol açar. Aslında bu maddelerin geçirgenliği ölçülürken akımın telafi edici etkisi ile ölçülür. ben e. Gerçek manyetik geçirgenliği ölçmek için, yalıtkan bir bileşik tarafından bir arada tutulan bir maddenin ince dağılmış fazını μ = 1 ile ölçmek gerekir. Bu özellik aynı zamanda elektromanyetizmadaki birçok paradoksun da nedenidir.

Sekonder sargıdaki endüksiyon akımındaki azalmanın, astar plakasının indükleyici iletken ile temas alanının azalmasından kaynaklandığına da dikkat etmelisiniz. Yine önceki deneylerimizde olduğu gibi, indükleyici akımların efsanevi bir manyetik alan tarafından değil, belirli bir değişiklik tarafından uyarıldığı ortaya çıktı. karşılıklı konum iletkenler veya indükleyici iletkendeki akımı değiştirerek ve elektron akımı ben e iletkenin ped malzemesi ile temas alanıyla orantılıdır. Aslında pedde girdapsız akımlar oluşur. Akım yalnızca temas alanında ortaya çıkar ve daha sonra zayıf indükleyici etkileşim alanında pedin gövdesi boyunca kapatılır. Sonuç olarak, elektrik akımı devresi Şekil 2'de gösterildiği gibi temsil edilebilir. 8.

Pirinç. 8. Para ve diyamanyetik malzemelerdeki Foucault akımlarının eşdeğer diyagramı

Bu şemaya göre para ve diyamanyetik malzemelerde indüklenen elektrik alanı girdap değildir. Diğer tüm tezahürlerde olduğu gibi potansiyel olarak kalır, ancak malzemede uyarılan akımın kendisi iletkenin gövdesi boyunca kapatılarak dairesellik yanılsaması yaratılır.

Yukarıdakiler aşağıdaki iki deneyle doğrulanmıştır. Bunlardan ilkinde elektron akımının ters yönü belirlenir ben e ve yönlendirme moleküler akım IC. Yukarıdaki deneylerden ilkinde görebildiğimiz gibi, ped, ölçüm kafasının bir köşesinden diğerine kaydırıldığında, ikincil sargıdaki emk'nin fazı her zaman 180° (veya ona yakın) değişti. Kafanın her iki köşesine farklı malzemeler yerleştirirsek ne olur? Şek. Şekil 9'da bu işlemin sonuçları gösterilmektedir. Soldaki resimler pedlerden birini takarken ikincil sargıdaki emk'yi göstermektedir. Sağdaki resimlerde - resimlerin başlığında belirtilen her iki kaplama da.

a) bakır ve alüminyum

b) Demir (düz) ve ferrit

c) Demir (uç) ve ferrit

d) Ferrit ve bakır

e) ferrit ve alüminyum

Girdap akımları (Foucault akımları)

İndüksiyon akımı sadece doğrusal iletkenler, ama aynı zamanda alternatif bir manyetik alana yerleştirilmiş devasa katı iletkenlerde de. Bu akımların iletkenin kalınlığında kapalı olduğu ortaya çıkar ve bu nedenle denir - girdap. Onlara da denir Foucault'nun akımları- ilk araştırmacının adını almıştır.

Foucault akımları, lineer iletkenlerde indüklenen akımlar gibi, Lenz kuralına uyar: Manyetik alanları, girdap akımlarını indükleyen manyetik akıdaki değişime karşı koyacak şekilde yönlendirilir. Örneğin, anahtarlanmamış bir elektromıknatısın kutupları arasında devasa bir bakır sarkaç neredeyse sönümsüz salınımlar Daha sonra akım açıldığında güçlü bir frenleme yaşar ve çok hızlı bir şekilde durur. Bu, ortaya çıkan Foucault akımlarının, manyetik alandan üzerlerine etki eden kuvvetlerin sarkacın hareketini engelleyecek bir yöne sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Bu gerçek, çeşitli cihazların hareketli parçalarını sakinleştirmek (nemlendirmek) için kullanılır. Açıklanan sarkaçta radyal kesimler yapılırsa, girdap akımları zayıflar ve frenleme neredeyse yoktur.

Girdap akımları, frenlemeye ek olarak (genellikle istenmeyen bir etki) iletkenlerin ısınmasına neden olur. Bu nedenle, ısıtma kayıplarını azaltmak için jeneratörlerin armatürleri ve transformatörlerin çekirdekleri katı değil, birbirinden yalıtkan katmanlarla ayrılmış ince plakalardan yapılır ve girdap akımları plakalara yönlendirilecek şekilde yerleştirilir. . Foucault akımlarının ürettiği Joule ısısı indüksiyon metalurji fırınlarında kullanılır. İndüksiyon ocağı, içinden yüksek frekanslı bir akımın geçtiği bir bobinin içine yerleştirilmiş bir potadır. Metalde onu erime noktasına kadar ısıtabilecek yoğun girdap akımları ortaya çıkar.

Bu yöntem, metallerin vakumda eritilmesine olanak tanır ve sonuçta ultra saf malzemeler elde edilir.

Alternatif akım taşıyan tellerde de girdap akımları meydana gelir. Bu akımların yönü Land kuralı kullanılarak belirlenebilir. Şek. 182, A iletkendeki birincil akım arttıkça girdap akımlarının yönünü gösterir ve Şekil 1'de. 182, b - azaldığında. Her iki durumda da girdap akımlarının yönü, iletken içindeki birincil akımdaki değişimi önleyecek ve yüzeye yakın değişimini teşvik edecek şekildedir. Böylece, girdap akımlarının ortaya çıkması nedeniyle, hızlı alternatif akımın telin kesiti boyunca eşit olmayan bir şekilde dağıldığı ortaya çıkar - sanki iletkenin yüzeyine doğru zorlanır. Bu fenomene çağrıldı cilt etkisi(İngiliz derisinden - deriden) veya yüzey etkisi. Yüksek frekanslı akımlar pratik olarak ince bir yüzey tabakasında aktığından, onlar için teller içi boş yapılır.

Katı iletkenler yüksek frekanslı akımlarla ısıtılırsa cilt etkisi nedeniyle yalnızca yüzey katmanları ısıtılır. Metallerin yüzey sertleştirme yöntemi buna dayanmaktadır. Alan frekansını değiştirerek istenilen derinlikte sertleştirme yapılmasına olanak sağlar.

§ 126. Döngü endüktansı. Kendi kendine indüksiyon

Elektrik akımı Kapalı bir döngü içinde akan, kendi etrafında indüksiyonu Biot-Savart-Laplace yasasına göre akımla orantılı olan bir manyetik alan oluşturur. Devreyle ilişkili manyetik akı F bu nedenle devredeki akım I ile orantılıdır:

orantılılık katsayısı L ​​olarak adlandırılır devre endüktansı.

Devredeki akım değiştiğinde, bununla ilişkili manyetik akı da değişecektir; bu nedenle devrede bir emk indüklenecektir. E.m.f.'nin ortaya çıkışı İletken bir devrede akım gücü değiştiğinde indüksiyona öz indüksiyon denir.

İfadeden (126.1) endüktans birimi henry (H) belirlenir: 1 H, 1 A akımında manyetik kendi kendine indüksiyon akısı 1 Wb'ye eşit olan böyle bir devrenin endüktansıdır:

1 Hn=1 Vb/A=1 Vs/A.

Genel olarak bir devrenin endüktansının yalnızca şunlara bağlı olduğu gösterilebilir: geometrik şekil konturu, boyutları ve bulunduğu ortamın manyetik geçirgenliği. Bu anlamda devrenin endüktansı, tek bir iletkenin elektrik kapasitansına benzer ve bu da yalnızca iletkenin şekline bağlıdır. , büyüklüğü ve dielektrik sabitiçevre.

Faraday yasasını öz-indüksiyon olgusuna uygulayarak (bkz. (123.2)) şunu elde ederiz: e. d.s. kendi kendine indüksiyon

Devre deforme olmazsa ve ortamın manyetik geçirgenliği değişmezse L=sabit ve

. (126.3)

Lenz kuralına bağlı olarak eksi işareti, devrede endüktansın varlığının yol açtığını gösterir. değişimi yavaşlatmak içindeki akım.

Akım zamanla artarsa, o zaman > 0 ve < 0,t. yani kendi kendine endüksiyon akımı, neden olduğu akıma doğru yönlendirilir. harici kaynak ve büyümesini yavaşlatır. Akım zamanla azalırsa, o zaman<0ve > 0, yani endüksiyon akımı devrede azalan akımla aynı yöne sahiptir ve düşüşünü yavaşlatır. Böylece, belirli bir endüktansa sahip olan devre, devrenin endüktansı ne kadar büyük olursa, akımdaki herhangi bir değişikliğin ne kadar güçlü bir şekilde engellenmesinden oluşan elektriksel atalet kazanır.

§ 127. Bir devreyi açarken ve kapatırken akımlar

İletken bir devrede akım gücünde herhangi bir değişiklik olduğunda bir e meydana gelir. d.s. devrede ek akımların ortaya çıkmasının bir sonucu olarak kendi kendine indüksiyon ekstra kendi kendine indüksiyon akımları. Lenz kuralına göre ekstra kendi kendine indüksiyon akımları her zaman devredeki akımdaki değişiklikleri önleyecek şekilde yönlendirilir, yani kaynağın yarattığı akımın tersi yönde yönlendirilirler. Akım kaynağı kapatıldığında ekstra akımlar zayıflama akımıyla aynı yönde olur. Sonuç olarak devrede endüktansın varlığı devrede akımın kaybolmasını veya oluşmasını yavaşlatır.

EMF'li bir akım kaynağı içeren bir devrede akımın kapatılması işlemini ele alalım. , direnç direnci R ve bir indüktör L . Dış e'nin etkisi altında. D . İle. devrede doğru akım akışı

t=0 anında mevcut kaynağı kapatıyoruz. L indüktöründeki akım azalmaya başlayacak ve bu da bir emf'nin ortaya çıkmasına neden olacaktır. Lenz kuralına göre akımın azalmasını önleyen kendi kendine indüksiyon. Zamanın her anında devredeki akım Ohm yasasına göre belirlenir veya

(127.1) ifadesindeki değişkenleri bölerek şunu elde ederiz: . Bu denklemi I (I o'dan I'ye) ve t (0'dan t'ye) üzerinde entegre ederek şunu buluruz:

burada t=L/R adı verilen bir sabittir dinlenme zamanı. (127.2)'den t'nin akımın e kat azaldığı süre olduğu sonucu çıkar.

Böylece mevcut kaynağın kapatılması sürecinde akım gücü aşağıdakilere göre azalır: üstel yasa(127.2) ve eğri ile belirlenir 1 Şek. Devrenin endüktansı ne kadar büyük ve direnci ne kadar düşük olursa, t o kadar büyük olur ve dolayısıyla devre açıldığında devredeki akım o kadar yavaş azalır.

Devre kapalıyken harici e'ye ek olarak. d.s . ortaya çıkar e. d.s. kendi kendine indüksiyon

Lenz kuralına göre akımdaki artışın önlenmesi. Ohm kanununa göre,

Yeni bir değişken ekleyerek , Bu denklemi forma dönüştürelim

burada t dinlenme süresidir.

Kapanma anında (t=0) akım şiddeti I=0 ve u= - . Bu nedenle, u üzerinden entegrasyon ( - IR'ye - ) ve t (0'dan t'ye ), buluruz

,

, (127.3)

Nerede - sabit akım (t®¥'de).

Böylece akım kaynağının açılması işlemi sırasında devredeki akım gücündeki artış fonksiyon (127.3) tarafından verilir ve Şekil 2'deki eğri 2 ile belirlenir. Mevcut güç artıyor başlangıç ​​değeri I=0 ve asimptotik olarak kararlı durum değerine yöneliyor. Akım artış hızı, akım azalmasıyla aynı gevşeme süresi t= L/R ile belirlenir. Akımın oluşumu ne kadar hızlı olursa, devrenin endüktansı o kadar düşük ve direnci o kadar büyük olur.

EMF'nin değerini tahmin edelim. DC devresinin direncinin R o'dan R o'ya ani bir artışıyla ortaya çıkan kendi kendine indüksiyon. İçinden sabit bir I o akımı aktığında devreyi açtığımızı varsayalım. = . Devre açıldığında akım formül (127.2)'ye göre değişir. I o ve t ifadelerini yerine koyarsak, şunu elde ederiz:

E.m.f. kendi kendine indüksiyon

yani, yüksek endüktanslı devrenin (R/R o >>1) direncinde önemli bir artışla, emf. kendi kendine indüksiyon emk'den birçok kat daha yüksek olabilir. Devreye dahil edilen akım kaynağı. Bu nedenle, endüktans içeren bir devrenin aniden açılamayacağını dikkate almak gerekir, çünkü bu (önemli bir kendi kendine indüksiyon emk'sinin ortaya çıkması), yalıtımın bozulmasına ve ölçüm cihazlarının arızalanmasına yol açabilir. Devreye yavaş yavaş direnç eklenirse, o zaman emk. kendi kendine indüksiyon büyük değerlere ulaşmayacaktır.

§ 128. Karşılıklı indüksiyon

Birbirine oldukça yakın yerleştirilmiş iki sabit konturu (1 ve 2) ele alalım (Şekil 184). Devrede ise 1 akım akışları I 1 , bu durumda bu akımın yarattığı manyetik akı (bu akıyı oluşturan alan şekilde düz çizgilerle gösterilmiştir) I 1 ile orantılıdır. . Akışın 2. devreye giren kısmını F 21 ile gösterelim.

nerede L 21 - orantılılık faktörü.

Akım I 1 değişirse, devre 2'de bir emk indüklenir. , Faraday yasasına göre (bkz. (123.2)), birinci devredeki akımın yarattığı ve ikinciye nüfuz eden manyetik akı F 21'in değişim hızına eşit ve zıt işaretlidir:

.

Benzer şekilde, akım I2 devre 2'de aktığında, manyetik akı (alanı Şekil 184'te kesikli çizgilerle gösterilmiştir) birinci devreye nüfuz eder. Eğer Ф 12 bu akışa giren devre 1'in bir parçasıysa, o zaman

Akım I 2 değişirse, devrede 1 e.m.f. tarafından indüklenen . , ikinci devredeki akımın yarattığı ve birinciye nüfuz eden manyetik akı Ф 12'nin değişim hızına eşit ve zıt işaretlidir:

.

Emf oluşumu olgusu Devrelerden birinde akım şiddeti değiştiğinde diğerinde buna denir. karşılıklı indüksiyon. Orantılılık katsayıları L 21 ve L 12 olarak adlandırılır devrelerin karşılıklı endüktansı. Deneyimlerle doğrulanan hesaplamalar, L 21 ve L 12'nin birbirine eşit olduğunu göstermektedir;

. (128.2)

L 12 ve L 21 katsayıları geometrik şekle, boyutlara, göreceli konum konturlardan ve konturları çevreleyen ortamın manyetik geçirgenliğinden. Karşılıklı endüktans birimleri endüktans birimleriyle aynıdır. , -Henry(Gn).

Ortak bir toroidal çekirdek üzerine sarılmış iki bobinin karşılıklı endüktansını hesaplayalım. Bu davanın harika pratik önemi(Şek. 185). İlk bobin tarafından oluşturulan alanın dönüş sayısıyla manyetik indüksiyonu N 1,(119.2)'ye göre akım I 1 ve çekirdeğin manyetik geçirgenliği m,

neredeyim - çekirdek uzunluğu orta hat. İkinci bobinin bir dönüşünden geçen manyetik akı .

Daha sonra N2 dönüş içeren ikincil sargı boyunca toplam manyetik akı (akı bağlantısı) şöyle olur:

Y akışı I 1 akımı tarafından yaratılır, bu nedenle (128.1)'e göre şunu elde ederiz:

(128.3)

Bobin 2'den bobin 1'e kadar oluşturulan manyetik akıyı hesaplarsak, L 12 için formül (128.3)'e göre bir ifade elde ederiz. Böylece, ortak bir toroidal çekirdek üzerine sarılmış iki bobinin karşılıklı endüktansı ,

.

Transformatörler

Alternatif akım gerilimini artırmak veya azaltmak için kullanılan transformatörlerin çalışma prensibi karşılıklı endüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Transformatörler ilk olarak Rus elektrik mühendisi P. N. Yablochkov (1847-1894) ve Rus fizikçi I. F. Usagin (1855-1919) tarafından tasarlanıp uygulamaya konuldu. Şematik diyagram transformatör Şekil 186'da gösterilmektedir. Sırasıyla N1 ve N2 dönüşlerine sahip olan birincil ve ikincil bobinler (sargılar) kapalı bir demir çekirdek üzerine monte edilir. Birincil sargının uçları emf'li alternatif bir voltaj kaynağına bağlı olduğundan. , daha sonra içinde alternatif bir akım I 1 ortaya çıkar ve transformatör çekirdeğinde neredeyse tamamen demir çekirdekte lokalize olan ve bu nedenle sekonder sargının dönüşlerine neredeyse tamamen nüfuz eden alternatif bir manyetik akı F oluşturur. Bu akıdaki bir değişiklik, ikincil sargıda bir emk'nin ortaya çıkmasına neden olur. karşılıklı indüksiyon ve birincil emf'de. kendi kendine indüksiyon. Birincil sargının mevcut I 1'i Ohm yasasına göre belirlenir:

,

burada R1 birincil sargının direncidir. Hızla değişen alanlarda R1 direnci boyunca I 1 R 1 voltaj düşüşü iki emf'nin her birine kıyasla küçüktür, bu nedenle

E.m.f. İkincil sargıda ortaya çıkan karşılıklı indüksiyon ,

. (129.2)

(129.1) ve (129.2) ifadelerini karşılaştırdığımızda, ikincil sargıda ortaya çıkan emk'nin eksi işaretinin emk olduğunu gösterdiğini görüyoruz. birincil ve ikincil sargılarda faz bakımından zıttır.

N 2 / N 1 dönüş sayısının oranı emf'nin kaç katını gösterir. Transformatörün sekonder sargısında, dönüşüm oranı adı verilen birincil sargıdan daha fazla (veya daha az) bulunur.

Modern transformatörlerde% 2'yi aşmayan ve esas olarak sargılarda Joule ısısının salınması ve girdap akımlarının ortaya çıkmasıyla ilişkili olan enerji kayıplarını ihmal ederek ve enerjinin korunumu yasasını uygulayarak, mevcut güçlerin şunu yazabiliriz: transformatörün her iki sargısı da neredeyse aynıdır :

buradan, (129.3) ilişkisini dikkate alarak, buluruz.

Yani sargılardaki akımlar, bu sargılardaki sarım sayısıyla ters orantılıdır.

Eğer N 2 / N 1 ise > Şekil 1'de görüldüğü gibi, emk değişkenini artıran bir yükseltici transformatörle karşı karşıyayız. ve akımın azaltılması (örneğin elektriğin elektrik iletilmesi için kullanılır) uzun mesafeler, beri bu durumda Akımın karesiyle orantılı olarak Joule ısı kayıpları azalır); eğer N 2 / N 1 ise < 1, o zaman emk'yi azaltan bir düşürücü transformatörle uğraşıyoruz. ve artan akım (örneğin, düşük voltajda yüksek akım gerektirdiğinden elektrik kaynağında kullanılır).

Sadece iki sargılı transformatörleri düşündük. Ancak radyo cihazlarında kullanılan transformatörler farklı çalışma gerilimlerine sahip 4-5 sargıya sahiptir. Tek sargıdan oluşan transformatöre ototransformatör denir. Yükseltici bir ototransformatör durumunda, emk. sargının bir kısmına ve ikincil emf'ye beslenir. sarımın tamamından çıkarılır. Düşürücü bir ototransformatörde, şebeke voltajı tüm sargıya ve ikincil emf'ye beslenir. sargının bir kısmından çıkarılır.

İndüksiyon akımları katı masif iletkenlerde de uyarılabilir. Bu durumda bunlara Foucault akımları veya girdap akımları denir. Masif bir iletkenin elektrik direnci düşüktür, dolayısıyla Foucault akımları çok yüksek kuvvetlere ulaşabilir.

Lenz kuralına uygun olarak, Foucault akımları iletkenin içindeki yolları ve yönleri seçer, böylece eylemleri onlara neden olan nedene mümkün olduğunca güçlü bir şekilde direnebilir. Bu nedenle, güçlü bir manyetik alanda hareket eden iyi iletkenler, Foucault akımlarının manyetik alanla etkileşimi nedeniyle güçlü bir engelleme yaşarlar. Bu, galvanometrelerin, sismografların ve diğer aletlerin hareketli parçalarını sönümlemek (sakinleştirmek) için kullanılır. Güçlü bir kalıcı mıknatısın kutupları arasındaki boşluğa yerleştirilen cihazın hareketli kısmına (Şekil 63.1) sektör şeklinde iletken (örneğin alüminyum) bir plaka sabitlenir. Plaka hareket ettiğinde içinde Foucault akımları ortaya çıkar ve sistemin engellenmesine neden olur. Böyle bir cihazın avantajı, frenlemenin yalnızca plaka hareket ettiğinde meydana gelmesi ve plaka sabitken ortadan kaybolmasıdır.

Bu nedenle elektromanyetik damper, sistemin kesin olarak denge konumuna gelmesine hiçbir şekilde müdahale etmez.

Foucault akımlarının termal etkisi indüksiyon fırınlarında kullanılır. Böyle bir fırın, yüksek mukavemetli, yüksek frekanslı bir akımla çalışan bir bobindir. Bobinin içine iletken bir cisim yerleştirirseniz, içinde yoğun girdap akımları ortaya çıkacak ve bu da cismi erime noktasına kadar ısıtabilecektir. Bu şekilde metaller vakumda eritilir ve bu da olağanüstü yüksek saflıkta malzemelerin elde edilmesini mümkün kılar.

Foucault akımları yardımıyla vakum tesislerinin iç metal kısımları da gazdan arındırılmak üzere ısıtılır.

Çoğu durumda Foucault akımları istenmeyen bir durumdur ve bunlarla mücadele etmek için özel önlemlerin alınması gerekir. Örneğin, transformatör çekirdeklerinin Foucault akımları ile ısınmasından dolayı meydana gelen enerji kayıplarını önlemek amacıyla, bu çekirdekler yalıtım katmanları ile ayrılmış ince plakalardan bir araya getirilmektedir. Plakalar, Foucault akıntılarının olası yönleri onlara dik olacak şekilde düzenlenmiştir. Ferritlerin görünümü (yarı iletken manyetik malzemeler harika ile elektrik direnci) katı çekirdeklerin üretilmesini mümkün kıldı.

Tellerde ortaya çıkan Foucault akımları; içinden geçen alternatif akımlar, telin içindeki akımı zayıflatacak ve yüzeye yakın yerde güçlendirecek şekilde yönlendirilir. Sonuç olarak, hızlı alternatif akım telin kesiti boyunca eşit olmayan bir şekilde dağıtılır - sanki iletkenin yüzeyine doğru zorlanır. Bu olguya cilt etkisi (İngiliz cilt - cilt kelimesinden) veya yüzey etkisi denir. Cilt etkisi, yüksek frekanslı devrelerdeki iletkenlerin içini kullanılamaz hale getirir. Bu nedenle yüksek frekanslı devrelerde tüp şeklindeki iletkenler kullanılır.