Die sogenannten "Wirbel" - oder Schleifenströme sind nicht nur für ihre negativen Seiten bekannt, die mit Verlusten in leitenden Medien verbunden sind. Sie werden von Experten für viele nützliche Anwendungen geschätzt, darunter moderne Induktionsöfen. Um den Wirbeleffekt richtig einschätzen zu können, müssen Sie zunächst verstehen, wie dieses physikalische Phänomen in der Elektrotechnik interpretiert wird.
Kurze Definition
Zyklische (Kontur-) Stromformationen, die unter Einwirkung variabler e / m-Felder einer bestimmten Leistung gebildet werden, werden als Wirbel bezeichnet. Mit dem Namen des Wissenschaftlers, der dieses Phänomen zuerst entdeckt hat, werden sie "Foucault-Ströme" genannt (Foto unten).
Der Grund für ihre Bildung kann nicht nur das sich ändernde e / m-Feld sein, sondern auch die Bewegung des Leiters darin, was unter Berücksichtigung der Relativität aller Phänomene keineswegs überraschend ist. Es ist unmöglich, die genauen Trajektorien zu bestimmen, entlang denen die Foucault-Ströme fließen. Durch zahlreiche Experimente konnte sichergestellt werden, dass sie in Zonen eines leitenden Mediums gebildet werden, in denen der Widerstand gegen die Bewegung von Ladungen minimal ist.
Wirbelstrommerkmale
Die Besonderheit der Foucault-Ströme liegt in ihrer Lokalität und Nähe zu sich selbst, was der Grund für die ungewöhnlichen Eigenschaften ist (im Vergleich zur "klassischen" linearen Ladungsbewegung). Wie gewöhnliche Ströme interagieren sie mit dem Magnetfeld, das sie erzeugt hat, aber diese gegenseitige Wirkung wird hier auf besondere Weise ausgedrückt. Basierend auf dem Lenzschen Gesetz werden die von ihnen erzeugten "lokalen" elektromagnetischen Felder so manifestiert, dass sie der Änderung des Magnetflusses entgegenwirken, die sie verursacht hat. Das heißt, sie unterstützen das abnehmende Feld und widerstehen seinem starken Anstieg.
Dieses Phänomen verursacht eine Zunahme der Wirbelbildungen in einem leitenden Medium mit einer starken Abnahme seines Widerstands. Das natürliche Ergebnis dieser Prozesse ist eine starke Erwärmung der leitenden Basis, deren Temperatur 800 Grad erreicht. In diesem Fall treten große Energieverluste auf, die durch das leitende Medium übertragen werden, was als negative Seite des Phänomens angesehen wird. Der Erwärmungsgrad und die Größe der Verluste hängen direkt von der Frequenz des induzierten Induktionsstroms ab (das Maximum wird bei etwa 10 kHz erreicht).
Nützliche Anwendungen von Wirbelströmen
Foucault-Ströme sind nicht nur durch negative Manifestationen (in Form von Energieverlusten) gekennzeichnet.
Die Entwickler moderner Geräte haben für sie nützliche Anwendungen gefunden, nämlich:
- Der Foucault-Effekt wird in Induktionsmessgeräten verwendet, wo sie als Dämpfer verwendet werden.
- bei der Herstellung von Induktionsstahlherstellungsöfen, die nach dem Prinzip der Erwärmung von Metallen durch durch sie fließende Ströme arbeiten;
- ggf. Dämpfung von Aktuatoren (Pfeile) in Labormessgeräten.
In Mehrfamilienhäusern werden heute Induktionskochfelder installiert, die aufgrund des gleichen Wirbelstromeffekts arbeiten (Foto unten).