Tutaj będziemy się uczyć o prądach wirowych i co oznacza tłumienie elektromagnetyczne. Ale zmieniający się strumień magnetyczny indukuje również prądy w dużych kawałkach przewodników, a ich wzór przepływu przypomina wirujące wiry w wodzie.
François Arago, matematyk, a nawet 25. premier Francji, po raz pierwszy zaobserwował prądy wirowe w 1824 r. Później fizyk imieniem Foucault odkrył te prądy, które są wyraźnie określane jako prądy wirowe.
Prosta demonstracja prądu wirowego
Jak wspomniano, przyczynę i skutek prądów wirowych można zrozumieć za pomocą prostego eksperymentu. Miedziana płyta kołysze się jak wahadło.
Powodują one utrudnienia w ruchu wahadłowym płyty, a zatem ruch wahadłowy jest tłumiony. Po pewnym czasie płytka zatrzymuje się w polu magnetycznym.
Ten efekt tłumienia elektromagnetycznego można zredukować poprzez zmniejszenie dostępnego obszaru dla przepływu prądów wirowych. Stąd, jeśli uda nam się wprowadzić prostokątne szczeliny i otwory w płycie, a ponieważ momenty magnetyczne indukowanych prądów zależą od obszaru przez nią objętego, możemy zmniejszyć tłumienie elektromagnetyczne i swobodniejszy ruch płyty.
MOC PRĄDÓW EDDY
Moc rozpraszania prądów wirowych można wyrazić jako:
Gdzie,
P odnosi się do utraty mocy na jednostkę masy.
Bp odnosi się do maksymalnych pól magnetycznych.
d odnosi się do grubości.
f odnosi się do częstotliwości.
k odnosi się do stałej.
ρ odnosi się do rezystywności.
D odnosi się do gęstości.
Prąd wirowy jest zmniejszany przez zastosowanie laminacji w metalowym rdzeniu. Z tego powodu wielkość jest znacznie zmniejszona.
Ponieważ rozpraszanie energii w postaci ciepła zależy od kwadratów wielkości prądów wirowych, straty ciepła, a następnie straty energii są zmniejszane. Straty energii można dodatkowo zmniejszyć, stosując cieńszą laminację z żelazem o bardzo niskiej zawartości węgla lub miękkiego żelaza i drutami o większych przekrojach.
Oto prosty eksperyment, w którym możemy zauważyć tłumienie elektromagnetyczne.
Dwie puste w środku cienkie cylindryczne rury o tych samych orientacjach geometrycznych, ale jedna wykonana z aluminium, a druga z rury PVC jest zaciskana pionowo. Cylindryczny magnes o średnicy nieco mniejszej niż średnica cylindra jest upuszczany przez obie rury w taki sposób, że nie dotykają wewnętrznych ścian cylindrycznych rur. Magnes upuszczony przez rurę PVC potrzebuje tyle samo czasu, aby wyjść z rury, co zajęłoby upuszczenie go z tej samej wysokości bez żadnej rury. Magnes w aluminiowej rurze stosunkowo dłużej wychodzi z rury.
Wynika to z prądów wirowych wytwarzanych w aluminiowej rurze, które przeciwdziałają zmieniającemu się strumieniowi magnetycznemu, gdy magnes przemieszcza się przez aluminiową rurę. Ponieważ PVC jest izolatorem, nie powstają w nim prądy wirowe. Zjawisko, w którym siła opóźniająca spowodowana prądami wirowymi ogranicza ruch obiektu, nazywane jest tłumieniem elektromagnetycznym.
ZASTOSOWANIA PRĄDÓW WIROWYCH
Chociaż prądy wirowe są niepożądane w niektórych zastosowaniach, istnieje wiele zastosowań, w których prądy wirowe są niezbędne do ich działania. Niektóre z nich to hamowanie magnetyczne w pociągach, tłumienie elektromagnetyczne, piec indukcyjny, mierniki energii elektrycznej, lewitacja, identyfikacja metali, wykrywanie drgań i położenia, badania strukturalne itp. Niektóre z nich zostały szczegółowo wyjaśnione w następujący sposób:
- Hamowanie magnetyczne w pociągach: Ponieważ wiemy, że pociągi są dość ciężkie i mogą poruszać się z dużymi prędkościami, układ hamulcowy pociągów powinien być bardzo mocny i płynny. Umożliwiają to prądy wirowe. Mocny elektromagnesy może indukować prądy wirowe w szynach. Ponieważ nie ma tarcia, ponieważ nie ma połączeń mechanicznych; w związku z tym układ hamulcowy staje się bardzo płynny. Ale ta aplikacja jest używana tylko w niektórych pociągach napędzanych elektrycznie.
- Piec indukcyjny: służą do topienia żelaza, stali, miedzi, aluminium i innych metali szlachetnych do celów spawalniczych, do przekształcania lub do wytwarzania stopów. W piecu indukcyjnym prąd wirowy wytwarza bardzo wysokie temperatury wystarczające do stopienia metali.
- Tłumienie elektromagnetyczne: Niewiele przyrządów pomiarowych, takich jak galwanometry, wykorzystuje efekt prądów wirowych w przeciwdziałaniu ruchowi. Mają stały rdzeń wykonany z niemagnetycznego, ale metalowego materiału, w którym prądy wirowe są generowane, gdy cewka oscyluje, co z kolei przeciwdziała ruchowi cewki i szybko przywraca ją do położenia spoczynkowego.
- Efekty odpychające i lewitacja: gdy przyłożone jest zmienne pole magnetyczne, indukuje ono prądy wirowe, które wykazują zachowanie odpychania podobnego do diamagnetycznego, w wyniku czego metal lub inny materiał przewodzący będzie doświadczał siły odpychania.
Więcej informacji na temat aplikacji prądów wirowych można znaleźć w artykule na temat badania prądów wirowych, czujnik prądów wirowych i hamulec wiroprądowy.
Przeczytaj także:
- Pole magnetyczne a indukcja magnetyczna
- Jest magnesem neodymowym
- Czy kevlar jest magnetyczny
- Czy biżuteria jest magnetyczna?
- Pole magnetyczne i czas
- Czy piryt jest magnetyczny
- Klucz jest magnetyczny
- Pole magnetyczne i prąd
- Czy cynk jest magnetyczny
- Czy pole magnetyczne odwraca kierunek
Cześć, jestem Amrit Shaw. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Zawsze lubię odkrywać nowe wynalazki w dziedzinie elektroniki.
Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją w sposób kreatywny.
Poza tym lubię grać na gitarze i podróżować.
Witam Cię, Drogi Czytelniku,
Jesteśmy małym zespołem w Techiescience, ciężko pracującym wśród dużych graczy. Jeśli podoba Ci się to, co widzisz, udostępnij nasze treści w mediach społecznościowych. Twoje wsparcie robi wielką różnicę. Dziękuję!