登陆注册
7861200000008

第8章 涡流和涡流的用处

涡流,又称为傅科电流,是“涡电流”的简称。迅速变化的磁场在导体(包括半导体)内部引起的感应电流,其流动的路线呈涡旋形,就像一圈圈的漩涡,故称“涡流”。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。导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大。

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,结合具体问题进行。

涡流损耗会使变压器和电机的效率降低。如果我们仔细观察发电机、电动机和变压器,就可以看到,它们的铁芯都不是整块金属,而是用许多薄的硅钢片叠合而成。为什么这样呢?原来,电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流会使铁芯大量发热,浪费大量的电能,效率很低,而且会危及线圈绝缘材料的寿命,严重时可使绝缘材料当即烧毁。为了减少发热,降低能耗,提高效率,交流电机、电器中,一般不用整块材料作铁芯,而是把铁芯材料首先轧制成很薄的板材,板材外面涂上绝缘材料,再把板材叠放在一起,形成铁芯。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普通钢的1/5~1/4),从而使涡流损失大大降低。

但有时我们又要利用涡流。在需要产生高温时,又可利用涡流来取得热量,如高频电炉就是根据这一原理设计的。涡流流动情况可用电流密度描述,由于多数金属的电阻率很小,因此不大的感应电动势往往可以在整块金属内部激起强大的涡流。当一个铁芯线圈通过交变电流时在铁芯内部激起涡流,它和普通电流一样要放出焦耳热。利用涡流的热效应进行加热的方法叫做感应加热。冶炼金属用的高频感应炉就是感应加热的一个重要例子。当线圈通入高频交变电流时,在线圈中的坩埚里的被冶炼金属内出现强大的涡流,它所产生的热量可使金属很快熔化。这种冶炼方法的最大优点之一,就是冶炼所需的热量直接来自被冶炼金属本身,因此可达极高的温度并有快速和高效的特点。此外,这种冶炼方法易于控制温度,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种合金和特种钢等。

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。

涡流还可以应用于生活。电磁炉就是涡流在生活中的应用。电磁炉是一种安全、卫生、高效节能的炊具,是“现代厨房的标志”之一。

同类推荐
  • 青少年最喜欢的神话故事

    青少年最喜欢的神话故事

    读书不仅让孩子得到趣味,得到成长,成为一个读书人。在浮躁的环境中,也更加可以让人保持一个安静的状态,让他的心灵家园更为丰富。同时,当他把读书当成单纯的享受,对他的性格养成和接受方式的训练大有裨益。一个阅读的孩子,思维上比较理性,比较善于主动思维,同时阅读也丝毫不会妨碍他接受新媒介。他不仅用他自己的眼睛观察,而且运用着无数心灵的眼睛,由于他们这种崇高的帮助,他将怀着挚爱的同情踏遍整个的世界。
  • 青少年必懂的幽默

    青少年必懂的幽默

    本书内容包括:诙谐幽默、哲理幽默、讽刺幽默、临终幽默、智慧幽默、夸张幽默、黑色幽默等七个部分。
  • 驼鹿的谜局

    驼鹿的谜局

    比安基编著的《驼鹿的谜局》写的是一个大学生到森林中去捕猎驼鹿的故事。由于同学讥笑他胆小,这个大学生猎人就发誓要去森林捕杀一只人们传说中的老驼鹿,以证实他的勇敢。他带上父亲给他的一支鸟枪和一支步枪,再带上一只狩猎经验丰富的猎狗,并在靶场练习了一段时间枪法后,就来到了离城70多千米远的大森林。在森林里,大学生猎人通过与驼鹿的多次对阵,逐渐认识到了这种濒临灭绝的动物的智慧和可贵,并在最后一次全体村民猎杀驼鹿的行动中,放走了驼鹿,让它回归到了广阔的大自然之中。
  • 周末探案

    周末探案

    墨彩书坊编委会选编的这本《周末探案》以简洁易懂的文字和逼真生动的插图展现了一个个曲折离奇的案件,希望大家可以跟随探案人的脚步,观察案发现场,分析人物心理,寻找作案证据,从中养成细心观察的习惯,培养分析问题的能力,提高推理思维的精确程度。在《周末探案》的案例中,只要你胆大心细,就能从细微处发现不易被察觉的破绽;只要你注重逻辑推理,就能走出犯嫌疑人制造的神秘疑团;只要你灵活运用科学知识,就能破解凶手精心设计的作案手法。
  • 世界著名动物故事

    世界著名动物故事

    本系列精选的动物故事以其妙趣横生的情节,生动有趣的个性风格,以及深刻隽永的哲理,潜移默化地影响着孩子们日后的做人与做事。现在,将这些经典故事以一种全新的方式展现给孩子们,相信它一定会给读者五光十色的童年增添一抹亮丽的色彩,并伴随他们走过快乐的童年时光。
热门推荐
  • 三岁全能小萝莉

    三岁全能小萝莉

    心,二十一世纪的全系异能者杀手,因一次意外来到了与二十一世纪平行的世界,这个异世界与二十一世界相差无几,只不过没有现代的音乐只有古典的乐曲,没有儿童的动漫卡漫只有悲欢离合的电视剧。当一个顶级异能杀手穿成异世第一杀手妈妈的孩子后,无限恶搞开始,一位美人的杀手妈咪,一个孪生的小大人弟弟。一家三口过着迷糊的生活。某天老妈带老弟回国,第二天晚上赌场被当嫌犯,老弟意外被黑道老大抓走,老妈女扮男装潜入救老弟,不料老妈差点被发现。无奈为人子女的我也因任务也回国,没想到一家三口全碰上了,最后钱没拿到,三口变四口,回国还多出一个黑腹的黑道老爸来,子女斗爸抢妈的戏就开始了,做为子女要与父抢母还要打的过父亲的桃花。
  • tfboys之我们爱的女孩

    tfboys之我们爱的女孩

    本作者第一次写,写不好勿喷。哈哈,我主要写tfboys和女主的事,不报情节。
  • 新高中时代

    新高中时代

    子锋与林雪高中时代的爱情故事是怎样的?想不想看看?
  • 消失不见那窗灯下的背影

    消失不见那窗灯下的背影

    许久的那屋子里稍出了动静。屋内的灯光线而又明和,那盏灯仿佛好奇的向外看,再等着天明的休息。屋外的黑被光驱散了一部分,可看见屋窗里坐着一个长发人影…
  • 叶之封印

    叶之封印

    熊熊斗志迎难而上,一腔热血铺就成神之路。在这个妖兽横行的世界之中,七魄被封印的叶嚣如何扭转乾坤破开封印,为了保护爱人兄弟,他要如何战胜一道道艰难险阻!在这个小说里面你将看到一个崭新的,用热血战斗的世界,你将伴随主角一步步踏上金字塔的顶点,睥睨一切!来吧,让我们与叶嚣一起,一飞冲天吧!
  • 壁花小姐奇遇记3

    壁花小姐奇遇记3

    衰神转世的壁花小姐竟然被两个绝世帅哥争抢?!对!我就是这个“幸运”的壁花!温柔体贴的江佑臣,永远都给我温暖,可是他已经有了一个美丽的未婚妻;霸道帅气的安宇风,总是把我捉弄到绝境才肯罢休。神啊!你可不可以告诉我,我该选择谁呢…
  • 腹黑殿下的恶魔王妃

    腹黑殿下的恶魔王妃

    天性吃货的她却没有人给做饭。天性好动的她居然经常被关在家里。天性话唠的她却得人逼迫不能说话。天性恶魔的她竟遇上个比自己还恶的人。一朝穿越,同行四人竟忘了自己的原身,连自己是穿越来的都不知道,何时才能恢复记忆?‘美男’王爷,一个不够来两个。‘美女’情敌,一个就够了啊!不行,王爷这么帅,一个怎么够!大不了都把她们当成小喽啰呗!倾城之恋--五皇子VS二皇子。绝色美人,江山社稷,谁赢,谁才是王者!
  • 霸道校草:宠溺俏丫头

    霸道校草:宠溺俏丫头

    “喂,你踩到我脚了,跪下道歉。”东方忆冷声说到,“不道歉。”慕容羽轩不屑回答道。“东方忆,我渴了,给我拿水。”慕容羽轩说道“老婆你让我干什么就干什么。”东方忆满脸宠溺地对慕容羽轩说道。
  • TFBOYS之熟悉的脸庞

    TFBOYS之熟悉的脸庞

    第一次相遇的尴尬,从不认识到熟悉,经历了的重重困难!本来分开了,但命运却让他们再次相遇!再次相遇的他们还能变回从前吗?还是真的变了呢?离别之时只见一封信,信上写道:再见了源源,小凯,千千。不,或许是永别了吧···················
  • 妖帝纵横

    妖帝纵横

    一个朴实的少年,为报家仇步入修真。遭暗算葬身妖兽之腹,却因此因祸得福,得无名功法,修无上神通。待大仇得报,却又为自己的身世所困惑。历尽艰辛,当一切谜团都烟消云散之时,面对的,却是……