Online Electric

     На сегодняшний день в промышлен-ности, на производстве, на всех видах транспорта все большее применение находят электромеханические и электрические устройства с применением кольцевых токов. Одним из отрицательных факторов этих устройств - яв-ление вихревых токов. Вихревые токи или токи Фуко (в честь Фуко, Жан Бернар Леон) - это вихревые замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его маг-нитного потока. Вихревые токи являются индукционными токами и обра-зуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнит-ного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина токов Фуко тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.
     Впервые вихревые токи были обна-ружены французским учёным Д.Ф Араго (1786-1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M. Фарадеем с по-зиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое маг-нитное поле наводит в медном диске токи (вихревые), которые взаимодей-ствуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко (1819-1868) и названы его именем. Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.
     Токи Фуко возникают под воздейст-вием переменного электромагнитного поля и по физической природе ни-чем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Вихревые токи замкнуты в кольца. Электрическое сопротивле-ние массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызы-вающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодей-ствием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и др.
     Тепловое действие токов Фуко ис-пользуется в индукционных печах (Рис.1) - в катушку, питаемую высоко-частотным генератором большой мощности, помещают проводящее тело, в нем возникают вихревые токи, разогревающие его до плавления.


Рис. 1 Индукционная печь

     Полезное применение вихревые токи нашли в устройстве магнитного тормоза диска электрического счетчика. Вращаясь, диск пересекает магнитные силовые линии постоянного магни-та. В плоскости диска возникают вихревые токи, которые, в свою очередь, создают свои магнитные потоки в виде трубочек вокруг вихревого тока. Взаимодействуя с основным полем магнита, эти потоки тормозят диск.
     В ряде случаев, применяя вихревые токи, можно использовать технологические операции, которые невозмож-но применить без токов высокой частоты. Например, при изготовлении вакуумных приборов и устройств из баллона необходимо тщательно отка-чать воздух и иные газы. Однако в металлической арматуре, находящейся внутри баллона, имеются остатки газа, которые можно удалить только по-сле заваривания баллона. Для полного устранения газов арматуры вакуум-ный прибор помещают в поле высокочастотного генератора, в результате действия вихревых токов арматура нагревается до сотен градусов, остатки газа при этом нейтрализуются. Вихревые токи находят полезное примене-ние также при индукционной плавке металлов и поверхностной закалке токами высокой частоты.
     Во многих случаях токи Фуко могут быть нежелательными. Для борьбы с ними принимаются специальные ме-ры: с целью предотвращения потерь энергии на нагревание сердечни-ков трансформаторов, эти сердечники набирают из тонких пластин, разде-лённых изолирующими прослойками. Появление ферритов сделало воз-можным изготовление этих проводников сплошными.
     В результате можно сделать вывод, что явление вихревых токов может как вредным, так и полезным в зависи-мости от области применения.