涡流效应

涡流效应

物理学名词
涡流效应的意思就是导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流,电流的方向沿导体的圆周方向转圈,就像一圈圈的漩涡,所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。涡流感应加热的应用很广泛,如用高频感应炉冶炼金属,用高频塑料热压机过塑,以及把涡流热疗系统用于治疗,金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。涡流金属探测器有一个流过一定频率交变电流的探测线圈,该线圈产生的交变磁场在金属物中激起涡流,隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中,改变通过探测线圈电流的大小和相位,从而探知金属物。
    中文名:涡流效应 外文名:eddying effect 适用领域: 所属学科:电磁学 类别:物理学名词 民用应用:电磁炉 工业应用:涡流探测等,感应加热 效果:通过涡流产生热量

概述

如果把一块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时,由于导体内部都可构成闭合回路,穿过回路的磁通发生变化,因此在导体中也会产生感应电流,这些电流在导体内自行闭合成旋涡状,故称涡电流,简称涡流。

在一根导体外面绕上线圈,并让线圈通入交变电流,那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路,闭合电路中的磁通量在不断发生改变,所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流,电流的方向沿导体的圆周方向转圈,就像一圈圈的漩涡,所以这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。

导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大。导体内部的涡流也会产生热量,如果导体的电阻率小,则产生的涡流很强,产生的热量就很大。

电涡流效应

闭合铁芯(或一大块导体)处于交变磁场中,交变的磁通量使闭合铁芯(或一大块导体)中产生感应电流,形成涡电流。

假如铁芯(或导体)是纯铁(纯金属)的,则由于电阻很小,产生的涡电流很大,电流的热效应可以是铁(或金属)的温度达到很高的,甚至是铁(或金属)的熔点,使铁熔化。

应用

电磁炉

电磁炉采用了磁场感应涡流加热原理,它利用交变电流通过线圈产生交变磁场,当磁场内的磁感线传到含铁质锅的底部时,即会产生无数强大的小涡流,使锅本身自行迅速发热,然后再加热锅内的食物。

感应加热

利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属受热甚至熔化。所以制造了感应炉,用来冶炼金属。在感应炉中,有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈,线圈的中间放置一个耐火材料(例如陶瓷)制成的坩埚,用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛,如用高频感应炉冶炼金属,用高频塑料热压机过塑,以及把涡流热疗系统用于治疗,金属材料学中常用于感应淬火、感应退火等方法来提高工件的表面硬度与耐磨性。

感应加热的优点:1.非接触式加热,热源和受热物件可以不直接接触

2.加热效率高,速度快,可以减少表面氧化现象

3.容易控制温度,提高加工精度

4.可实现局部加热

5.可实现自动化控制

6.可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。

涡流探测

涡流金属探测器有一个流过一定频率交变电流的探测线圈,该线圈产生的交变磁场在金属物中激起涡流,隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中,改变通过探测线圈电流的大小和相位,从而探知金属物。涡流金属探测器可用于探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属复盖膜厚度等。

当然,在生产和生活中,有时也要避免涡流效应。如电机、变压器的铁芯在工作时会产生涡流,增加能耗,并导致变压器发热。要减少涡流,可采用的方法是把整块铁芯改成用薄片叠压的铁芯,削弱回路电阻,减少发热损失。

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