涡流(eddy current)和感应电流(induced current)的区别

涡流和感应电流是指由于导体上磁场的变化而在导体上形成的电流。涡流和感应电流的主要区别在于,感应电流是指在闭合电路中线圈中流动的电流,而涡流是指由于电磁感应而在较大的导体中流动的电流回路。...

主要区别-涡流与感应电流

涡流和感应电流是指由于导体上磁场的变化而在导体上形成的电流。涡流和感应电流的主要区别在于,感应电流是指在闭合电路中线圈中流动的电流,而涡流是指由于电磁感应而在较大的导体中流动的电流回路。

什么是感应电流(induced current)?

According to Faraday’s Law, whenever the magnetic flux through a conductor changes, an EMF is induced in the conductor. According to Lenz’s Law, the direction of the induced emf opposes the change in magnetic flux that causes it. If the magnetic flux is given by  , then, according to Faraday’s Law the EMF induced  is given by

感应电动势等于磁通量的变化率。公式中的负号表示这个电动势与引起它的通量变化相反。这就是在导体中产生所谓的感应电流和涡流的机制。所以在这个意义上,它们都是“感应”电流。然而,该术语通常用于区分线圈中产生的有用电流(称为感应电流)和较大金属中产生的电流,如电磁铁/金属体的“芯”中产生的电流(称为涡流)。例如,我们将研究变压器中涡流和感应电流之间的差异。

下图显示了一个变压器。左边的线圈有交流电。电流在线圈内部产生磁场,由于电流不断反向,线圈内部的磁通量也总是在变化。“变压器铁芯”是一个导体,其功能是将磁场传导到右侧的线圈。磁芯不直接与电源相连。通过这个线圈的磁通量发生了变化,根据法拉第定律,这个线圈中也会产生电流。我们可以把这个电流连接到电路上,用这个电流做功。正是这种电流,在第二个线圈中感应,被称为“感应电流”。

Difference Between Eddy Current and Induced Current - Transformer

A transformer

注意,通过变压器铁芯的磁通量也有变化。因为磁芯是由导体制成的,所以电流也会在磁芯中感应。这种电流以如下所示的“回路”流动,因此被称为“涡流”。我们不能利用这股电流,而这股电流带走了原始电流中的一些能量,并以热的形式将这些能量消散。因此,变压器铁心通常是“层压”的,也就是说,为了减少涡流,通过增加绝缘体层将铁心分段。下图也显示了这一点:

Difference Between Eddy Current and Induced Current - Laminating_cores

Eddy currents flowing in the core (top) and how lamination restricts the flow of eddy currents (bottom).

什么是涡流(eddy current)?

如前所述,涡流是指在大导体体内感应的电流回路。在变压器的例子中,涡流以热的形式耗散能量,因此它们是不需要的。然而,在有些情况下,涡流也是有用的。下面我们来看看涡流的几个应用实例。

金属探测器:在金属探测器中,在探测器线圈中流动的交流电产生一个具有变化磁通量的磁场。如果金属探测器悬停在一块金属上,涡流开始在金属中流动。这些涡流产生了自己的磁场,金属探测器可以探测到这个磁场。

Difference Between Eddy Current and Induced Current - Metal-Detector

A person using a metal detector in order to detect metal objects buried at the beach.

感应加热器:涡流能以热的形式耗散能量。在感应加热器中,耗散的能量被用来加热物质。电磁炉也使用同样的原理。下面的视频演示了如何使用感应加热器加热铁棒:

涡流(eddy current)和感应电流(induced current)的区别

定义:

涡流是指由于导体上磁场的变化而在导体的大体积内产生的电流。

感应电流通常是指在连接到闭合电路的线圈中感应的电流。

有用性:

感应电流在变压器中很有用。

涡流是不可取的,因为它们以热的形式耗散能量。然而,它们在某些情况下很有用,比如在金属探测器和感应加热器中。

 

Image Courtesy:

“Idealised single-phase tranformer also showing the path of magnetic flux through the core.” by BillC at en.********* (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Comm***

“Laminering av transformatork公司ärna“由Svjo(自己的工作)[CC by-SA 3.0],通过Wikimedia Comm***

PROMichael Coghlan的“希望/耐心”(自己的作品)[CC by-SA 2.0],通过flickr

  • 发表于 2021-06-27 07:27
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朱呵呵丶
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