涡流产生原因

　

　　当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就象水中的旋涡，所以我们把它叫做涡电流[1]。　电磁感应作用在导体内部感生的电流。又称为傅科电流。导体


　　在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况
　　同时出现，都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律，在导体中就产生感应电动势，从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。涡流在导体中要产生热量。所消耗的能量来源于使导体运动的机械功，或者建立时变电磁场的能源。因此在电工设备中，为了防止涡流的产生或者减少涡流造成的能量损失，将铁心用互相绝缘的薄片或细丝叠成，并且采用电阻率较高的材料如硅钢片或铁粉压结的铁心。另一方面，利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备，或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题的上述诸因素进行。
　　电动机，变压器的线圈都绕在铁心上。线圈中流过变化的电流，在铁心中产生的涡流使铁心发热，浪费了能量，还可能损坏电器。因此，我们要想办法减小涡流。途径之一是增大铁心材料的电阻率，常用的铁心材料是硅钢。如果我们仔细观察发电机、电动机、和变压器，就可以看到，它们的铁心都不是整块金属，而是用许多薄的硅钢片叠合而成。为什么这样呢？ 原来，把块装金属置于随时间变化的磁场中或让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫做涡电流简称涡流。整块金属的电阻很小，所以涡流常常很强。如变压器的铁心，当交变电流穿过导线，时穿过铁心的磁通量不断随时间变化，它在副边产生感应电动势，同时也在铁心中产生感应电动势，从而产生涡流。这些涡流使铁心大量发热，浪费大量的电能，效率很低。但涡流也是可以利用的，在感应加热装置中，利用涡流可对金属工件进行热处理。
　　大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势，形成涡流，引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗，交流电机、电器中广泛采用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁心，这样涡流被限制在狭窄的薄片之内，磁通穿过薄片的狭窄截面时，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，回路的电阻很大，涡流大为减弱。再由于这种薄片材料的电阻率大（硅钢的涡流损失只有只有普通钢的1/5至1/4），从而使涡流损失大大降低。　
　　另一方面，利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备，或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。
　　如： 我们常见的电磁炉。就是采用涡流感应加热原理；其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。
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涡流损耗（eddy current loss）
　　导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致的能量损耗。涡流是上述情况下导体内的感生的电流。这种电流在导体中形成一圈圈闭合的电流线，称为涡流（又称傅科电流）。
　　涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题的上述诸因素进行。
　　置于随时间变化的磁场中的导体内，也会产生涡流，如变压器的铁心，其中有随时间变化的磁通，它在副边产生感应电动势，同时也在铁心中产生感应电动势，从而产生涡流。这些涡流使铁心发热，消耗电能，这是不希望有的。但在感应加热装置中，利用涡流可对金属工件进行热处理。
　　大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势,形成涡流,引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗，常将铁心用许多铁磁导体薄片（例如硅钢片）叠成，这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。


涡电流
　　定义： 在圆柱形铁芯上绕有螺线管，通有交变电流 I，随着电流的变化，铁芯内磁通量也在不断改变。我们把铁芯看作由一层一层的圆筒状薄壳所组成，每层薄壳都相当于一个回路。由于穿过每层薄壳横截面的磁通量都在变化着，因此，在相应于每层薄壳的这些回路中都将激起感应电动势并形成环形的感应电流。我们把这种电流叫做涡电流。涡电流是法国物理学家J.B.L.傅科发现的，所以，也叫做傅科电流。对于大块的良导电体，由于电阻很小，涡电流强度可以很大。
　　它是这样来描述的：当大块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时，在这块导体中也会出现感应电流。由于导体内部处处可以构成回路，任意回路所包围面积的磁通量都在变化，因此，这种电流在导体内自行闭合，形成涡旋状，故称为涡电流，以“i涡”表示。
　　涡电流的热效应[1]: 在金属圆柱体上绕一线圈，当线圈中通入交变电流时，金属圆柱体便处在交变磁场中。由于金属导体的电阻很小，涡电流很大，所以热效应极为显著，可以用于金属材料的加热和冶炼。
　　理论分析表明，涡电流强度与交变电流的频率成正比，涡电流产生的焦耳热则与交变电流的平方成正比， 因此，采用高频交流电就可以在金属圆柱体内汇集成强大的涡流，释放出大量的焦耳热，最后使金属自身熔化。这就是高频感应炉的原理。
　　另一方面，导体中发生涡电流，也有有害的方面。在许多电磁设备中常有大块的金属部件，涡电流可使铁芯发热，浪费电能，这就是涡流耗损。
　　涡电流的机械效应：
　　(1)电磁阻尼 涡电流还可以起到阻尼作用。利用磁场对金属板的这种阻尼作用，可制成各种电动阻尼器，例如磁电式电表中或电气机车的电磁制动器中的阻尼装置，就是应用涡电流实现其阻尼作用的。
　　(2) 电磁驱动 这是对"电磁阻尼作用起着阻碍相对运动"的另一种形式的应用。感应式异步电动机就利用了这一基本原理。