涡流热效应

涡流热效应的控制
导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场 中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。 涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、 导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。 变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量， 严重时还会使设备烧毁。因此要想办法减小涡流。
为减少涡流损耗，交流电机、电器中广泛采用表面涂有薄层绝缘漆或 绝缘的氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁芯，这样涡流被限制在狭窄的薄 片之内，磁通穿过薄片的狭窄截面时，这些回路中的净电动势较小，回 路的长度Hale Waihona Puke Baidu大，回路的电阻很大，涡流大为减弱。再由于这种薄片材料 的电阻率大（硅钢的涡流损失只有只有普通钢的1/5至1/4），从而使涡流 损失大大降低。
涡流热效应
将少量蜡烛碎块放入铝环槽内，打 开电源开关，按下右边绿色方形按钮不 松手（使线圈接通交流电），几秒后， 可看到铝槽内的蜡烛开始融化并冒烟。
硅钢片叠合而 成的闭合铁芯
励磁线圈
带槽铝环
电源开关
涡流热效应演示仪
根据法拉弟电磁感应定律，闭合导体回路中的磁通变化时，闭合 导体回路就会产生感应电动势。
线圈中电流变化时， 导体中会产生涡流
涡流热效应的利用
大块导体的电阻很小，在导体外的线圈内通入交变电流，会产生 很强涡流，能产生大量的焦耳热。
高频焊接 线圈中通以高频交流电时，待 焊接的金属工件中就产生感应电流 （涡电流）。由于焊缝处的接触电 阻很大，放出的焦耳热很多，致使 温度升得很高，将金属熔化，焊接 在一起。我国产生的自行车架就是 用这种方法焊接的。
高频感应炉
高频感应炉利用涡流来熔化金属。冶炼锅内装入被冶炼的金属， 线通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而 产生大量的热使金属熔化。这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并 能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种 钢。
电磁炉 电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电 流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生 无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。 这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升 制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
本实验中，线圈通电后产生的磁感线大 部分在铁芯内形成闭合回路。当线圈通入交流 电时，铁芯内的磁场也是交变的，导体内将产 生感应电流。这种电流在导体内自成闭合回路 ，很像水的旋涡，因此叫做涡电流。涡电流使 铝环发热，进而使槽内的蜡烛熔化。 由于铝环的电阻R很小，所以它的发热功率 很大。
涡流
在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈 就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一 圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导 体的圆周方向会产生感应电动势 和感应电流，电流的方向沿导体 的圆周方向转圈，就像一圈圈的 漩涡，这种在整块导体内部发生 电磁感应而产生的感应电流被称 为涡流。