如图1所示,在一根导体外面绕上线圈,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四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。
导体中的涡流,既可以是
感生电动势引起的,也可以是
动生电动势引起的。把一块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时,由于导体内部都可构成闭合回路,穿过回路的磁通发生变化,因此在导体中都会产生感应电流。只要电流在金属块中形成闭合回路,就可以称为涡流。
工作时,电磁炉中通以低压交变电流,在炉体附近空间产生交变磁场。这时如果炉体上方放有整块导体制成的锅体,由于电阻较小,锅体中就会产生较大的涡流,产生大量的热,加热锅体中的物质。电磁炉具有许多优点:减少了热传递环节,提高能量利用效率;无烟火、无废气,环保无污染;炉体不发热。
与电磁炉原理类似。将感应炉外缠绕的线圈接到高频交流电源上,线圈中产生交变磁场使炉体产生涡流,金属发热熔化,达到冶炼目的。其优点是不需要燃料燃烧产热,也就不需要空气,可以在真空中进行,防止空气中杂质与金属反应,能够冶炼高质量的金属。
用来增强线圈磁性的铁芯(
磁导率较大)在工作中会产生涡流使自身发热,浪费能量,甚至影响设备工作。因此在电动机、发电机、变压器、交流电磁铁等设备的铁芯材料中,都不使用整块的铁芯,而是采用表面涂有绝缘漆的一片片硅钢片叠压而成。这是因为硅钢中含有2~5%的硅,可提高铁芯的电阻率,此外铁片与铁片之间相互绝缘,使涡流被限制在狭小的薄片之间,回路的电阻很大,涡流便大为减小,从而使涡流损失大大降低。
探测地雷的探雷器是应用涡流工作的。通有变化电流的长柄线圈在扫过地面时,地下金属物体在交变磁场中产生涡流,涡流产生磁场影响线圈的磁场,从而触发报警。而非金属等绝缘材料不能产生涡流的,这样便可以探测有金属壳的地雷。
电工测量仪表要求指针的摆动很快停下来,以便迅速读出读数(如电流表、电压表等)。为达到此目的,电流表的线圈要绕在铝框上,当被测电流通过线圈时,线圈带动指针和铝框一起转动,铝框在磁场中转动时产生涡流,磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动,于是指针很快地稳定指到读数位置上。