Вихревые токи
Движется ли металлический проводник в неподвижном магнитном поле, или же неподвижный проводник пересекает движущееся магнитное поле, в проводнике индуцируется ЭДС самоиндукции.
В результате внутри проводника появляются так называемые вихревые токи, или токи Фуко. За пределы проводника эти токи не выходят, замыкаясь в его массе. Возникает магнитный поток, вызванный вихревыми токами. Согласно правилу Ленца, индуцированный магнитный поток направлен против магнитного потока катушки, тем самым ослабляя его. Этот процесс сопровождается нагреванием сердечника катушки. Энергия, расходуемая на нагрев, считается бесполезно утраченной.
Рассмотрим катушку с металлическим сердечником, помещенную в магнитное поле. В момент пропускания по обмотке катушки переменного тока, вокруг катушки. Переменный магнитный ток вокруг катушки пересечет сердечник. Индуцированная ЭДС в сердечнике возбудит в сердечнике вихревые токи. В зависимости от силы тока, пропускаемого по обмотке катушки, величина токов Фуко в сердечнике может быть весьма значительной, а нагрев самого сердечника может достигнуть критических значений.
Рис. 1. Схема возникновения токов Фуко
Данный процесс стал причиной разработки особой конструкции сердечников. Сердечник собирается из металлических пластин, каждая из который изолирована от соседних окалиной или специальным лаком. В результате сопротивление сердечника становится столь большим, что наводимые токи Фуко не оказывают на него разрушительного воздействия.
Токи Фуко возникают не только в катушках, но и в проводах. Чтобы нейтрализовать их пагубное воздействие, провода имеют конструкцию из нескольких жил. Каждая жила провода имеет собственную изоляцию, а вокруг провода имеется так же дополнительная общая изоляция. Медные провода такой конструкции носят название лицендрат и используются при работе с токами высокой частоты.
В подавляющем большинстве случаев, возникновение токов Фуко является негативным фактором, с которым необходимо бороться. Полезное применение токов Фуко существует, но в очень ограниченных масштабах. Так, конструкция электрического счетчика использует токи Фуко для торможения диска. Так же токи Фуко могут применяться тогда, когда необходимо нагреть проводник в разреженной среде. В металлургии так же применяются токи Фуко для плавки металла с помощью индукции, а так же для закалки металлов токами высокой частоты.
