渦流效應

渦流效應

物理學名詞
渦流效應的意思就是導體的圓周方向會産生感應電動勢和感應電流,電流的方向沿導體的圓周方向轉圈,就像一圈圈的漩渦,所以這種在整塊導體内部發生電磁感應而産生感應電流的現象稱為渦流現象。渦流感應加熱的應用很廣泛,如用高頻感應爐冶煉金屬,用高頻塑料熱壓機過塑,以及把渦流熱療系統用于治療,金屬材料學中常用于感應淬火、感應退火等方法來提高工件的表面硬度與耐磨性。渦流金屬探測器有一個流過一定頻率交變電流的探測線圈,該線圈産生的交變磁場在金屬物中激起渦流,隐蔽金屬物的等效電阻、電感也會反射到探測線圈中,改變通過探測線圈電流的大小和相位,從而探知金屬物。
    中文名:渦流效應 外文名:eddying effect 适用領域: 所屬學科:電磁學 類别:物理學名詞 民用應用:電磁爐 工業應用:渦流探測等,感應加熱 效果:通過渦流産生熱量

概述

如果把一塊導體放在變化着的磁場中或相對于磁場運動時,由于導體内部都可構成閉合回路,穿過回路的磁通發生變化,因此在導體中也會産生感應電流,這些電流在導體内自行閉合成旋渦狀,故稱渦電流,簡稱渦流。

在一根導體外面繞上線圈,并讓線圈通入交變電流,那麼線圈就産生交變磁場。由于線圈中間的導體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合電路,閉合電路中的磁通量在不斷發生改變,所以在導體的圓周方向會産生感應電動勢和感應電流,電流的方向沿導體的圓周方向轉圈,就像一圈圈的漩渦,所以這種在整塊導體内部發生電磁感應而産生感應電流的現象稱為渦流現象。

導體的外周長越長,交變磁場的頻率越高,渦流就越大。導體内部的渦流也會産生熱量,如果導體的電阻率小,則産生的渦流很強,産生的熱量就很大。

電渦流效應

閉合鐵芯(或一大塊導體)處于交變磁場中,交變的磁通量使閉合鐵芯(或一大塊導體)中産生感應電流,形成渦電流。

假如鐵芯(或導體)是純鐵(純金屬)的,則由于電阻很小,産生的渦電流很大,電流的熱效應可以是鐵(或金屬)的溫度達到很高的,甚至是鐵(或金屬)的熔點,使鐵熔化。

應用

電磁爐

電磁爐采用了磁場感應渦流加熱原理,它利用交變電流通過線圈産生交變磁場,當磁場内的磁感線傳到含鐵質鍋的底部時,即會産生無數強大的小渦流,使鍋本身自行迅速發熱,然後再加熱鍋内的食物。

感應加熱

利用足夠大的電力在導體中産生很大的渦流,導體中電流可以發熱,使金屬受熱甚至熔化。所以制造了感應爐,用來冶煉金屬。在感應爐中,有産生高頻電流的大功率電源和産生交變磁場的線圈,線圈的中間放置一個耐火材料(例如陶瓷)制成的坩埚,用來放有待熔化的金屬。渦流感應加熱的應用很廣泛,如用高頻感應爐冶煉金屬,用高頻塑料熱壓機過塑,以及把渦流熱療系統用于治療,金屬材料學中常用于感應淬火、感應退火等方法來提高工件的表面硬度與耐磨性。

感應加熱的優點:1.非接觸式加熱,熱源和受熱物件可以不直接接觸

2.加熱效率高,速度快,可以減少表面氧化現象

3.容易控制溫度,提高加工精度

4.可實現局部加熱

5.可實現自動化控制

6.可減少占地、熱輻射、噪聲和灰塵。

渦流探測

渦流金屬探測器有一個流過一定頻率交變電流的探測線圈,該線圈産生的交變磁場在金屬物中激起渦流,隐蔽金屬物的等效電阻、電感也會反射到探測線圈中,改變通過探測線圈電流的大小和相位,從而探知金屬物。渦流金屬探測器可用于探測行李包中的槍支、埋于地表的地雷、金屬複蓋膜厚度等。

當然,在生産和生活中,有時也要避免渦流效應。如電機、變壓器的鐵芯在工作時會産生渦流,增加能耗,并導緻變壓器發熱。要減少渦流,可采用的方法是把整塊鐵芯改成用薄片疊壓的鐵芯,削弱回路電阻,減少發熱損失。

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