Takzvané „vírivé“ alebo slučkové prúdy sú známe nielen pre svoje negatívne stránky spojené so stratami vodivých médií. Odborníci ich oceňujú pre mnoho užitočných aplikácií, jednou z nich sú moderné indukčné pece. Pre správne vyhodnotenie vírového efektu musíte najskôr pochopiť, ako sa tento fyzikálny jav interpretuje v elektrotechnike.
Stručná definícia
Cyklické (obrysové) prúdové útvary, ktoré sa tvoria pôsobením premenných polí e / m určitej sily, sa nazývajú vírivé. Podľa mena vedca, ktorý ako prvý objavil tento jav, sa nazývajú „Foucaultove prúdy“ (foto nižšie).
Dôvodom ich vzniku môže byť nielen meniace sa pole e / m, ale aj pohyb vodiča v ňom, čo pri zohľadnení relativity všetkých javov nie je vôbec prekvapujúce. Je nemožné určiť presné trajektórie, po ktorých prúdia Foucaultove prúdy. Z početných experimentov bolo možné ubezpečiť sa, že sa tvoria v zónach vodivého média, kde je odolnosť voči pohybu nábojov minimálna.
Funkcie vírivých prúdov
Zvláštnosť Foucaultových prúdov spočíva v ich lokalizácii a blízkosti k sebe, čo je dôvodom neobvyklých vlastností (v porovnaní s „klasickým“ lineárnym pohybom nábojov). Rovnako ako bežné prúdy interagujú s magnetickým poľom, ktoré ich generovalo, ale táto vzájomná činnosť je tu vyjadrená zvláštnym spôsobom. Na základe Lenzovho zákona sa „miestne“ elektromagnetické polia, ktoré vytvárajú, prejavujú tak, aby pôsobili proti zmene magnetického toku, ktorý ich spôsobil. To znamená, že budú podporovať zmenšujúce sa pole a odolávať jeho prudkému nárastu.
Tento jav spôsobuje zvýšenie vírových formácií vo vodivom prostredí s prudkým poklesom jeho odporu. Prirodzeným výsledkom týchto procesov je silné zahriatie vodivej bázy, ktorej teplota dosahuje 800 stupňov. V tomto prípade dochádza k veľkým stratám energie prenášanej cez vodivé médium, čo sa považuje za negatívnu stránku javu. Stupeň zahrievania a veľkosť strát priamo závisia od frekvencie indukovaného indukčného prúdu (maximum sa dosahuje asi 10 kHz).
Užitočné aplikácie vírivých prúdov
Foucaultove prúdy sa vyznačujú nielen negatívnymi prejavmi (vo forme energetických strát).
Vývojári moderného vybavenia pre nich našli užitočné aplikácie, konkrétne:
- Foucaultov efekt sa používa v indukčných meračoch, kde sa používajú ako tlmič;
- pri výrobe indukčných pecí na výrobu ocele pracujúcich na princípe ohrevu kovov prúdmi, ktoré nimi pretekajú;
- v prípade potreby tlmenie akčných členov (šípky) v laboratórnych meracích prístrojoch.
V dnešných bytových domoch sú nainštalované indukčné varné dosky, ktoré fungujú kvôli rovnakému efektu vírivých prúdov (foto nižšie).