Вихревые токи

(токи Фуко)

Индукционные токи могут возбуждаться не только в замкнутых контурах, но и в сплошных массивных проводниках. Эти токи оказываются замкнутыми в толще проводника и имеют вихревой характер. Их называют токами Фуко. Токи Фуко могут достигать очень большой силы.

В соответствии с правилом Ленца токи Фуко выбирают внутри проводника такие пути и направления, чтобы своим действием наиболее сильно противодействовать причине, их вызвавшей. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, вызванное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это используется для торможения подвижных частей различных приборов, особенно измерительных.

При протекании больших токов массивные проводники могут сильно разогреваться. Это используется для обезгаживания металлов в вакууме и даже для их расплавления. Печь для нагрева проводящих тел называется индукционной печью. Такая печь представляет собой катушку, которая питается током высокой частоты большой силы. Проводящее тело помещается внутрь катушки.

Во многих случаях токи Фуко оказываются нежелательными, и с ними приходится бороться. Сердечники трансформаторов для предотвращения потерь энергии на нагревание токами Фуко изготавливают из тонких изолированных пластин. Пластины покрывают диэлектрическим лаком. Пластины располагаются перпендикулярно направлению токов Фуко. С появлением ферритов (магнитных материалов с большим электрическим сопротивлением) появилась возможность изготавливать сердечники сплошными.

Вихревые токи возникают и в проводах, по которым течет переменный ток. Эти токи направлены так, что стремятся ослабить ток внутри провода и усилить вблизи поверхности. В результате переменный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно – он как бы вытесняется на поверхность проводника. Это явление называется скин-эффектом или поверхностным эффектом. Из-за скин-эффекта внутренняя часть поверхности проводника в высокочастотных цепях оказывается бесполезной. Поэтому в высокочастотных цепях применяют полые проводники. Причём токопроводящую поверхность покрывают серебром, у которого мала величина удельного сопротивления.

Высокочастотные токи используются, например, для закалки поверхности деталей. Тонкий поверхностный слой быстро разогревается в высокочастотном поле, закаляется и становится более прочным, но не хрупким, так как основная масса детали не разогрелась и не закалилась.

Дата добавления: 2015-12-08