De zogenaamde "wervelstromen" of lusstromen staan niet alleen bekend om hun negatieve kanten geassocieerd met verliezen in geleidende media. Ze worden door experts gewaardeerd voor veel nuttige toepassingen, waaronder moderne inductieovens. Om het vortex-effect correct te beoordelen, moet u eerst begrijpen hoe dit fysische fenomeen wordt geïnterpreteerd in de elektrotechniek.
Korte omschrijving
Cyclische (contour) stroomformaties die gevormd worden onder invloed van variabele e / m velden met een bepaald vermogen worden eddy genoemd. Met de naam van de wetenschapper die dit fenomeen voor het eerst ontdekte, worden ze "Foucault-stromen" genoemd (foto hieronder).
De reden voor hun vorming kan niet alleen het veranderende e / m-veld zijn, maar ook de beweging van de geleider erin, wat, gezien de relativiteit van alle verschijnselen, helemaal niet verrassend is. Het is onmogelijk om de exacte trajecten te bepalen waarlangs de Foucault-stromen stromen. Uit talrijke experimenten was het mogelijk om ervoor te zorgen dat ze worden gevormd in zones van een geleidend medium, waar de weerstand tegen de beweging van ladingen minimaal is.
Wervelstroomfuncties
De eigenaardigheid van Foucault-stromen ligt in hun ligging en nabijheid tot zichzelf, wat de reden is voor de ongebruikelijke eigenschappen (in vergelijking met de "klassieke" lineaire beweging van ladingen). Net als gewone stromen werken ze samen met het magnetische veld dat ze heeft opgewekt, maar deze wederzijdse actie komt hier op een speciale manier tot uiting. Op basis van de wet van Lenz manifesteren de "lokale" elektromagnetische velden die ze creëren zich op zo'n manier dat ze de verandering in de magnetische flux die ze veroorzaakte, tegengaan. Dat wil zeggen, ze zullen het afnemende veld ondersteunen en de sterke toename ervan weerstaan.
Dit fenomeen veroorzaakt een toename van wervelformaties in een geleidend medium met een sterke afname van de weerstand. Het natuurlijke resultaat van deze processen is een sterke verwarming van de geleidende basis, waarvan de temperatuur 800 graden bereikt. In dit geval zijn er grote energieverliezen die door het geleidende medium worden overgedragen, wat als een negatieve kant van het fenomeen wordt beschouwd. De mate van verwarming en de omvang van de verliezen zijn rechtstreeks afhankelijk van de frequentie van de geïnduceerde inductiestroom (het maximum wordt bereikt bij ongeveer 10 kHz).
Handige toepassingen van wervelstromen
Foucault-stromen worden niet alleen gekenmerkt door negatieve manifestaties (in de vorm van energieverliezen).
De ontwikkelaars van moderne apparatuur hebben voor hen nuttige toepassingen gevonden, namelijk:
- het Foucault-effect wordt gebruikt in inductiemeters, waar ze als demper worden gebruikt;
- bij de vervaardiging van ovens voor het maken van inductiestaal die werken volgens het principe van het verwarmen van metalen door stromen die er doorheen stromen;
- indien nodig demping van actuatoren (pijlen) in laboratoriummeetinstrumenten.
In appartementsgebouwen worden tegenwoordig inductiekookplaten geïnstalleerd, die werken vanwege hetzelfde wervelstroomeffect (foto hieronder).