Тепловой эффект от вихревых токов

Образование ЭДС в проводниках при воздействии изменяющегося магнитного потока называют индукцией. На принципах этого явления функционируют электродвигатели, генераторы, катушки фильтров и колебательных контуров.

Что это такое токи Фуко, показано на рисунке

При определенном расположении источника переменного поля и проводника приходится учитывать отмеченные выше эффекты. При необходимости в контрольных точках можно измерить определенное напряжение. Важные особенности:

• с учетом неравномерного распределения электрической проводимости затруднено точное определение траектории токов;
• они будут возникать при перемещении пластины относительно постоянного магнита;
• линии образуют замкнутые контуры в толще образца;
• они расположены перпендикулярно вектору магнитного потока.

Суть явления

Вихревые или токи фуко — это те, которые протекают из-за воздействия переменного магнитного поля. При этом изменяется не само поле, а проводниковое положение данного поля. То есть если будет происходить проводниковое перемещение статичного поля, то в нем все равно будет образовываться энергия.

Токи Фуко

Фуко возникают там, где изменяется переменное магнитное поля и фактически они ничем не отличаются от энергии, идущей по проводам, или вторичных электрических трансформаторных обмотков.

Определение из учебного пособия

История открытия явления

Впервые это явление открыл французский ученый Араго в двадцатых годах XIX века. На одной оси он установил медный диск, а над ним магнитную стрелку. Затем он начинал вращать стрелку, в результате чего диск тоже начинал вращаться.

Это явление получило название в честь ученого Араго. Когда Фарадей через несколько лет открыл закон электромагнитной индукции, он смог объяснить это явление. Вращаемое стрелкой магнитное поле приводит к появлению в диске вихревого тока, который и осуществлял его движение.

Более подробно исследованием этого явления занялся физик Фуко, который выявил нагревание металлических тел в результате воздействия на них магнитного поля. Российский физик Ленц также изучал и проводил эксперименты с вихревыми потоками. Он обнаружил, что они никак не влияют на изменение магнитного поля, от которого образовались.

Применение токов Фуко

Токи Фуко играют полезную роль в роторе асинхронного двигателя, который приводится во вращательное движение магнитным полем. Сама реализация принципа работы асинхронного двигателя требует появления токов Фуко.

Токи Фуко используют при демпфировании подвижных частей гальванометров, сейсмографов и ряда других приборов. Так, на подвижную часть прибора устанавливают пластинку — проводник в виде сектора. Она вводится в промежуток между полюсами сильного постоянного магнита. Когда пластинка движется, в ней появляются токи Фуко, это вызывает торможение системы. Причем торможение появляется только тогда, когда пластинка движется. Следовательно, подобного рода успокаивающее устройство не мешает точному приходу системы в состояние равновесия.

Готовые работы на аналогичную тему

Теплоту, которая выделяется токами Фуко, используют в процессах разогрева. Так, плавка металлов с использованием токов Фуко является весьма выгодной в сравнении с другими методами разогрева. Так называемая индукционная печь представляет собой катушку, по которой идет ток высокой частоты и большой силы. Внутрь катушки помещают проводящее тело, в нем появляются вихревые токи большой интенсивности, которые и разогревают вещество до плавления. Так проводят плавление металлов в вакууме, что ведет к получению материалов высокой чистоты.

При использовании токов Фуко проводят прогрев внутренних металлических частей вакуумных установок с целью их обезгаживания.

Как уменьшить действие токов Фуко

Действие вихревых токов необходимо снизить, поскольку мощности, бесполезно расходуемые для нагрева сердечника, приводят к снижению КПД электромагнитных устройств. С целью уменьшения этой мощности, в магнитопроводе необходимо увеличить сопротивление. Поэтому для набора сердечников используются отдельные тонкие пластины, толщиной от 0,1 до 0,5 мм. Изоляция пластин между собой осуществляется специальными лаками или окалиной.

Набор магнитопроводов для всей аппаратуры переменного тока и сердечников для устройств постоянного тока также осуществляется из пластин, изолированных между собой. Для их изготовления применяется штампованная листовая электротехническая сталь. Плоскости пластин размещаются параллельно с направлением магнитного потока. Таким образом, сечение сердечника оказывается разделенным, что приводит к ослаблению и уменьшению магнитных потоков. Соответственно, наблюдается снижение ЭДС, индуктируемых этими потоками. Именно они способствуют появлению вихревых токов. Практикуется ввод в материал сердечника специальных добавок, способствующих росту его электрического сопротивления.

В некоторых конструкциях катушек для набора сердечников используется отожженная железная проволока. Расположение железных полосок осуществляется параллельно с линиями магнитного потока. Ограничение вихревых токов, протекающих в перпендикулярных плоскостях с магнитным потоком, выполняется с помощью изолирующих прокладок. Снижение токов Фуко в проводах происходит следующим образом: в состав жгутов входят отдельные жилы, изолированные между собой.

Открытие вихревых токов

Вихревые электрические токи были открыты французским ученым Араго Д.Ф. Ученый экспериментировал с медным диском и стрелкой, которая была намагничена.

Она крутилась вокруг диска, в какой-то момент времени он начал повторять движения стрелки. Тогдашние ученые объяснение явлению не нашли – это странное движение назвали «явление Араго». Загадка ждала своего времени.

Через несколько лет вопросом заинтересовался Максвелл Фарадей, на тот момент, открывший свой знаменитый закон электромагнитной индукции.

Согласно закону, М. Фарадей выдвинул предположение, что движимое магнитное поле имеет влияние на атомную металлическую решетку медного проводника.

Электрический ток, возникший в результате направленного движения электронов, всегда создает магнитное поле по всему периметру проводника. Детально описал вихревые токи, опираясь на работы Араго и Фарадея – физик-экспериментатор Фуко, откуда они и получили свое второе название.

Какова природа вихревых токов?

Замкнутые циклические токи способны возникать в проводниках, в тех случаях, когда магнитное поле вокруг этих проводников не стабильно, то есть постоянно меняющееся во времени или динамично вращающееся.

Таким образом, сила вихревого тока прямо зависит от скорости изменения магнитного потока, пронзающего проводник. Известно, что электроны в проводнике двигаются линейно вследствие разницы потенциалов, таким образом электрический ток прямо направлен.

Токи Фуко проявляют себя иначе и замыкаются прямо в теле проводника, образуя вихреобразные цикличные контуры. Они способны взаимодействовать с магнитным полем, вследствие действия которого они и возникли. (рис 1)

Вихревые токи в проводнике

На рисунке можно хорошо рассмотреть, как интересующие нас токи увеличиваются при повышении уровня индукции (показаны пунктирными направляющими) в середине катушки, которая подключена к переменному току.

Исследуя вихревые токи Фуко русский ученый Ленц сделал вывод, что собственное магнитное поле этих токов не дает магнитному потоку, причиной коих они и являются, изменится. Характер направления силовых линий вихревого электрического тока совпадает с вектором направления индукционного тока.

Значение и применение

В момент движения тела в создаваемых магнитных полях токи Фуко являются причиной физического замедления тела в этих полях. Эта способность давно реализована в конструкции бытового электросчетчика. Суть заключается в том, что замедляется алюминиевый диск, вращающийся под действием магнита. (рис2)

Рисунок изображает диск счетчика электрической энергии, где сплошной стрелкой указано направление вращения самого диска, а пунктирными – вихревые потоки

Эти же взаимодействия помогли реализовать идею создания насоса для перекачки расплавленных металлов. Токи Фуко провоцируют возникновение скин — эффекта. В результате их действия КПД проводника уменьшается, поскольку посредине сечения проводника ток фактические отсутствует, а преобладает на его периферии.

Для уменьшения потерь электроэнергии, особенно при передаче на длительные дистанции, используют многоканальный кабель, каждая жила в котором имеет свою изоляцию. Вихревые токи, а именно индукционные печи, сконструированные на их основе, нашли широкое применение в металлургии.

Их использую для плавки металлов, их перекачивания и закалки поверхности. А также свойства вихревых токов используются для замедления и остановки металлического диска в индукционных тормозах. В современных вычислительных приборах и аппаратах токи Фуко способствуют замедлению движущихся частиц.

Вихревая медицина — исторический экскурс с 19 до 21 века

Опубликовано graviton в 07.10.2020

Вихревая медицина появилась исключительно после того, как человечество стало использовать электроэнергию в течение последних полутора веков. Идей применения электричества возникало множество, начиная с фантастических и заканчивая теми, которые прижились и используются до нашего времени. Мы рассмотрим самые известные.

Вихревая медицина Дарсонвализация

Дарсонвализация – уже традиционный и широко применяемый в медицинской практике метод электролечения. Появился он в 1892 году благодаря открытию французским физиком и физиологом Жаком Арсеном Д’Арсонвалем лечебного воздействия на организм человека токов высокой частоты, создаваемых искровыми
разрядниками.

Ученым были обоснованы два способа использования — общий и местный.

Общая дарсонвализация или индуктотерапия заключается в воздействии на ткани организма слабым импульсным электромагнитным потоком высокой частоты. Генерируется высокочастотное импульсное электромагнитное поле, которое влияет на ткани таким образом, что в них происходит поляризация заряженных частиц и наведение слабых вихревых токов.

В результате этого процесса происходят сложные физико-химические процессы в биологической клетке. При этом ткани немного нагреваются, что вызывает успокаивающий эффект на центральную нервную систему. Следствием этого являются процессы способствующие понижению артериального давления при гипертонии, тонизируют мозговые кровеносные сосуды, улучшают регуляцию обменных процессов.

При местной дарсонвализации теплового эффекта не образуется. Между электродом и кожей образуется электрический разряд, сила которого определяется врачом и может быть различной интенсивности. Пациент при проведении может вообще ничего не ощущать, если используется так называемый «тихий» режим. Либо ощущать покалывание в месте воздействия, или даже почувствовать прижигающий эффект, который будет наблюдаться при использовании «искрового» режима.

Дополнительное положительное воздействие на организм оказывают окислы азота и озон, образующиеся возле электродов при проведении дарсонвализации.

Получив положительный эффект при использовании дарсонвализации в медицине, метод стал широко использоваться. Например, местная дарсонвализация успешно используется в дерматологии при лечении алопеции.

Генератор Лаховского

Друг и сподвижник Д’Арсонваля русский инженер по имени Георгий Лаховский развил его идеи. Он выдвинул новую революционную теорию о том, что биологические клетки являются электромагнитными излучателями, способными, как беспроводные приборы, излучать и поглощать высокочастотные волны.

Суть теории Лаховского состояла в том, что клетка – это микроскопический колебательный контур. Лаховский был уверен, что именно такой процесс протекает в крошечном ядре клетки. А маленькие скрученные волокна ядра являются подобием электрического колебательного контура. В 1923 г. Лаховский разработал электрический аппарат, на которые были выданы патенты французским (патент номер 601155 от 18.10.1924) и немецким (патент номер 427695 от 26.05.1925),
излучающий очень короткие волны, который ученый назвал «клеточный
радиоизлучатель».

К 1925 году Лаховский провел ряд удивительных экспериментов, в которых подтвердил свою теорию и доказал, что причиной болезни на самом деле является разбалансировка клеточных вибраций. А сам процесс болезни это борьба между здоровыми клетками и патогенами, вроде бактерий и вирусов, то есть «война вибраций-излучений».

Если вибрации микробов сильнее, то вибрации здоровых клеток нарушаются, становятся хаотичными и «болезненными». Когда клеточная вибрация прекращается, клетка умирает. Если же вибрация клетки берет верх над вибрацией патогена, то микроб погибает. Чтобы возвратить заболевшей клетке здоровье, нужно вернуть ей природную частоту колебания с помощью искусственного внешнего излучения. Именно этим и должна заниматься вихревая медицина

В феврале 1931 года он создал первый мультиосциллятор, который излучал волны разной длины. В середине этого же года Лаховский испытывает действие этого мультиосциллятора в Парижской поликлинике, с помощью этого прибора ему удаётся излечить несколько больных раком пациентов. На вопрос одного своего друга, почему он не берёт гонорара за лечение, Лаховский ответил: «Я посвятил всю мою жизнь, все мои средства на борьбу с раком. Лучшим вознаграждением, которое я мог бы себе пожелать, это видеть, как с помощью моего аппарата излечиваются бедные люди; нет ничего лучше, чем видеть своих пациентов через несколько лет здоровыми и полными сил, в глазах которых при встрече я читаю благодарность признательность. Это для меня ценнее всех богатств и почестей этого мира».

В настоящее время эта теория дополнена и развита современными российскими учеными: Александром Мишиным в его трудах «Вихревая динамика Электростатика в медицине» и другими.

В 2003 году NASA при участии правительственных органов, сделало исследование (масштабное) на тему влияния пульсирующих электромагнитных полей ( PEMF — Pulsing Electro Magnetic Fields) на человеческие клетки. В принципе л юбой желающий может ознакомиться с научной работой на сайте NASA

Так что сомневаться в том, что вихревая медицина не действенна, не приходится. Наше предприятие производит продукцию на основе гравитационной матрицы Котельникова.

Ознакомиться и приобрести продукцию можно в нашем магазине