Curenții turbionari Foucault: cauze și aplicații

Există o serie de fenomene în electricitate pe care profesioniștii trebuie să le cunoască. Deși nu toate informațiile pot fi utile în practica de zi cu zi, uneori vor ajuta la înțelegerea cauzei unei probleme. Curenții turbionari au servit drept motiv pentru formarea unor trucuri tehnologice în fabricarea mașinilor electrice și chiar au devenit baza principiului de funcționare a unor invenții. Să vedem ce sunt curenții turbionari Foucault și cum apar aceștia.

Scurtă definiție

Curenții turbionari sunt curenți care circulă în conductori sub influența unui câmp magnetic alternativ asupra acestora. Câmpul nu trebuie să se schimbe, corpul se poate mișca și într-un câmp magnetic, totuși, un curent va începe să curgă în el.

Este imposibil să găsești o traiectorie reală pentru mișcarea curenților care să țină cont de ei, curentul circulă acolo unde găsește calea cu cea mai mică rezistență. Curenții turbionari curg întotdeauna într-o buclă închisă. Condițiile principale pentru apariția sa sunt prezența unui obiect într-un câmp magnetic alternativ sau mișcarea acestuia în raport cu câmpul.

Istoria descoperirilor

În 1824, savantul D.F. Arago făcea un experiment. El a montat un disc de cupru pe o axă și a plasat deasupra lui un ac magnetic. Când acul magnetic s-a rotit, discul a început să se miște. Așa a fost observat pentru prima dată fenomenul curenților turbionari. Discul a început să se rotească din cauza faptului că, din cauza fluxului de curenți, a apărut un câmp magnetic, care a interacționat cu săgeata. A fost numit atunci fenomenul Arago.

Câțiva ani mai târziu, M. Faraday, care a descoperit legea inducției electromagnetice, a explicat acest fenomen în felul acesta: un câmp magnetic în mișcare induce un curent în disc (ca într-o buclă închisă) și interacționează cu câmpul săgeții.

De ce al doilea nume este curenți Foucault? Pentru că fizicianul Foucault a studiat în detaliu fenomenul curenților turbionari. În cursul cercetărilor sale, el a făcut o mare descoperire. Ea a constat în faptul că corpurile sunt încălzite sub influența curenților turbionari. Cu teoria rezolvată, acum vom vorbi despre unde sunt aplicați curenții Foucault și care cauzează probleme.

Videoclipul de mai jos oferă o definiție mai detaliată a acestui fenomen:

Prejudiciu de curent turbionar

Dacă v-ați gândit la designul unui transformator de rețea de 50 Hz, probabil ați observat că acesta este miezul este alcătuit din foi subțiri, deși poate părea că a fost mai ușor să faci o turnare solidă proiecta.

Cert este că așa sunt tratați curenții turbionari. Foucault a stabilit încălzirea corpurilor în care acestea curg. Deoarece funcționarea transformatorului se bazează pe principiile interacțiunii câmpurilor magnetice alternative, curenții turbionari sunt inevitabili.

Orice încălzire a corpurilor este eliberarea de energie sub formă de căldură. În acest caz, va avea loc pierderea miezului. De ce este periculos? Într-o instalație electrică, încălzirea puternică duce la distrugerea izolației înfășurărilor și la defecțiunea mașinii. Curenții turbionari depind de proprietățile magnetice ale miezului.

Cum să reduceți pierderile

Pierderile de energie în circuitul magnetic nu sunt utile, atunci cum să le faceți față? Pentru a le reduce dimensiunea, miezul este recrutat din plăci subțiri de oțel electric - acesta este un fel de măsură preventivă pentru reducerea curenților paraziți. Astfel de pierderi sunt descrise de formula prin care se poate face calculul:

După cum știți: cu cât secțiunea transversală a conductorului este mai mică, cu atât rezistența acestuia este mai mare și cu cât rezistența este mai mare, cu atât curentul este mai mic. Plăcile sunt izolate una de cealaltă cu scară sau un strat de lac. Miezurile transformatoarelor mari sunt trase împreună cu un știft izolat. Aceasta reduce pierderea miezului, de ex. acestea sunt principalele modalități de reducere a curenților Foucault.

Care sunt consecințele influenței acestui fenomen? Câmpul magnetic rezultat din curgerea curenților Foucault slăbește câmpul din cauza căruia aceștia au apărut. Adică, curenții turbionari reduc puterea electromagneților. Același lucru este valabil și pentru proiectarea pieselor motorului electric și generatorului: rotor și stator.

Aplicare în practică

Acum despre domeniile utile de aplicare ale curenților Foucault. O contribuție uriașă a fost adusă metalurgiei odată cu inventarea cuptoarelor cu inducție pentru fabricarea oțelului. Ele sunt proiectate în așa fel încât masa de metal topită să fie plasată în interiorul unei bobine prin care circulă un curent de înaltă frecvență. Câmpul său magnetic induce curenți mari în interiorul metalului până când acesta se topește complet.

Nota autorului! Dezvoltarea cuptoarelor cu inducție a îmbunătățit semnificativ respectarea mediului în producția de metal și a schimbat conceptul de metode de topire. Lucrez la o uzină metalurgică, unde a fost lansat acum zece ani un nou atelier high-tech cu astfel de instalații, iar la câțiva ani după dezvoltarea de noi echipamente, clasicul vatră deschisă. Aceasta indică productivitatea acestei metode de încălzire a metalelor. Curenții turbionari sunt utilizați și pentru întărirea suprafeței metalului.

Aplicație vizuală în practică:

Pe lângă metalurgie, acestea sunt utilizate în producția de dispozitive electrice de vid. Problema este evacuarea completă a gazelor înainte de sigilarea balonului. Cu ajutorul curenților Foucault, electrozii lămpii sunt încălziți la temperaturi ridicate, dezactivând astfel gazul.

În viața de zi cu zi, puteți găsi mașini de gătit cu inducție pe care sunt gătite alimente, datorită aplicării acestui fenomen. După cum puteți vedea, curenții turbionari au avantajele și dezavantajele lor.

Curenții Foucault sunt atât buni, cât și răi. În unele cazuri, influența lor nu duce la probleme electrice. De exemplu, o conductă așezată în apropierea liniilor de cablu putrezește mai repede fără un motiv aparent al unei terțe părți. În același timp, dispozitivele de încălzire prin inducție s-au dovedit a fi destul de bune, mai ales că un astfel de dispozitiv de uz casnic poate fi asamblat de unul singur. Sperăm că acum știți ce sunt curenții turbionari ai lui Foucault, precum și ce aplicație au găsit în producție și în viața de zi cu zi.

Materiale conexe:

• Cum să faci un cazan cu inducție cu propriile mâini
• Dependența rezistenței conductorului de temperatură
• Regula gimlet-ului în cuvinte simple