ФИЗИКА АКАЕВ

1. Токи Фуко (вихревые токи)

Акаев Тимур

2.

Вихревые токи (токи Фуко): невидимый хаос внутри металла
Это замкнутые электрические токи,
которые
возникают
в
массивных
проводниках (сплошных кусках металла),
когда они находятся в переменном
магнитном поле или движутся в
постоянном поле.
Подчиняются тому же закону
электромагнитной индукции Фарадея. Чем
быстрее меняется магнитное поле и
чем массивнее проводник, тем сильнее
токи.
В отличие от тока в проволочной катушке, эти токи
не текут по одному пути. Они «закручиваются»
внутри объема металла в виде вихрей (отсюда
название).

3.

Токи Фуко — это серьезная инженерная проблема в
энергетике. Проходя через толщу металла, они выделяют
огромное количество тепла (закон Джоуля-Ленца). Это
приводит к двум негативным последствиям:
Потери энергии (нагрев): В сердечниках
трансформаторов, статорах генераторов и
электродвигателей токи Фуко бесполезно рассеивают
энергию. КПД устройства падает.
Перегрев и разрушение: Если не принять мер,
металлический сердечник может расплавиться или
разрушить изоляцию.
Как борются (Метод борьбы):
Инженеры научились «дробить» путь для токов.
Сердечники делают не цельными, а набранными из тонких
изолированных пластин (лакированных листов
электротехнической стали).
Принцип: Чем тоньше пластина, тем выше
сопротивление для вихревого тока, и тем меньше тепла
выделяется.

4.

Несмотря на то, что токи Фуко часто являются «вредными», на их
основе работают уникальные технологии, которые невозможно
реализовать иначе:
Индукционные печи (Плавка металла): Вместо нагрева извне
(газом или дугой) через катушку пропускают высокочастотный ток.
Возникающие внутри металла вихревые токи расплавляют его
изнутри. Это самый чистый и быстрый способ плавки.
Индукционные варочные панели: Сама конфорка не нагревается.
Вихревые токи возникают прямо в дне металлической посуды,
нагревая только еду (безопасно и экономично).
Демпферы (Успокоители): В стрелочных измерительных
приборах (амперметрах, счетчиках электроэнергии) используется
свойство токов Фуко тормозить движение. Если стрелка дергается,
рядом с ней помещают металлическую пластинку в магнитном
поле — возникающие вихри мгновенно гасят колебания.
Магнитные тормоза: Используются в высокоскоростных поездах
(например, Сапсан) и тренажерах. Это бесконтактное торможение
— нет трения колодок, износа нет, а торможение мощное.