你知道電流的渦流現象嗎?現已用於生產生活,就在你我身邊

2020-12-27 未來科普君

你知道電流的渦流現象嗎?現已用於生產生活,就在你我身邊

在一根導體外面繞上線圈,並讓線圈通入交變電流,那麼線圈就產生交變磁場。由於線圈中的導體可看成是由許多閉合迴路組成的,閉合迴路的磁通量不斷變化,於是在每個迴路中都產生感應電動勢並引起感應電流。這樣,在整個導體中,就形成一圈圈環繞導體軸線流動的感應電流,就好像水中的漩渦一樣。所以,這種在整塊導體內部發生電磁感應而產生感應電流的現象稱為渦流現象。導體的外周長越長,交變磁場的頻率越高,渦流就越大。

渦流

渦流在生產、生活中有很多應用。

⒈電磁灶(又叫電磁爐)

電磁灶正是渦流現象在生活中的應用之一。它採用了磁場感應渦流的加熱原理。它利用陶瓷玻璃板下方的線圈產生交變磁場,當含鐵質鍋被放置在板面時,鍋底部處在交變磁場中而產生環狀電流(即渦流),鍋底部的小電阻、大電流使鍋本身自行高速發熱,達到加熱鍋內食物的目的。電磁灶的加熱溫度在50~200℃範圍內,功率在300~1200w的損耗,故熱效率高達83%(普通電灶的熱效率為52%),而其耗電量只有電灶的63%。電磁灶讓鍋直接發熱,沒有明火和炊煙,更沒有因加熱產生的廢棄,可算是一種清潔、安全和高效節能的炊具。電磁灶熱效率高、環保、節能,且集煎、炒、蒸、煮、炸、燉、煲、火鍋、鐵板等多功能於一身,可滿足家庭烹調的多種需求,是「現代廚房的標誌」之一。

現代化廚房

⒉感應加熱

利用足夠大的電力在導體中產生很大的渦流,導體中電流可以發熱,使金屬受熱至熔化,人們根據這個道理,製造出了感應爐,用來冶鍊金屬。在感應爐中,有產生高頻電流的大功率電源和產生交變磁場的線圈,線圈中間放置一個耐火材料製成的坩堝,用來放置待熔化的金屬,用高頻塑料熱壓機過塑,以及把渦流熱療系統用於治療等。

感應加熱具有以下優點:①非接觸式加熱,熱源和受熱物件可以不直接接觸;②加熱效率高,速度快,可以減小表面氧化現象;③容易控制溫度,提高加工精度;④可實現局部加熱;⑤可實現自動化控制;⑥可減少佔地、熱輻射、噪聲和灰塵。

工業熔爐

⒊渦流制動

鋁盤在蹄形磁鐵的磁場中轉動時,會在鋁盤中激起渦流,渦流與磁碟相互作用產生一個動態阻尼力,從而提供制動力矩。這種制動方式常應用於電錶的阻尼制動、高速機車制動的渦流閘等。

機車賽車

⒋渦流探測

渦流金屬探測器具有一個通過一定頻率交變電流的探測線圈,該線圈產生的交變磁場在金屬物中激起渦流,隱蔽金屬物的等效電阻、電感也會反射到探測線圈中,改變通過探測線圈電流的大小和相位,從而探知金屬物。渦流金屬探測器可用於探測行李包中的槍枝、埋於地表的地雷、金屬覆蓋膜的厚度等。

渦流金屬探測器

當然,在生產和生活中,有時也要避免渦流效應,如電機、變壓器的鐵芯在工作時會產生渦流,增加耗能,並導致變壓器發熱。要減小渦流,可採用的方法是把整塊鐵芯改成用薄片疊壓的鐵芯,增大迴路電阻,削弱渦流,減少發熱損失。

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