Curent turbionar
Curenții turbionari sau curenții Foucault sau curenții turbionari ( vortex englezesc: vortex) sunt dintre curenții induși în masele conductoarelor metalice care sunt scufundate într-o variabilă de câmp magnetic sau care, în mișcare, printr-un câmp magnetic constant sau variabilă. În orice caz, variația fluxului magnetic generează acești curenți. Fenomenul a fost descoperit de fizicianul francez Jean Bernard Léon Foucault în 1851 .
Termenul „ curent turbionar ” (literal: curenți turbionari) derivă din comportamentul vâslei când este scufundat în apă și creează vârtejuri mici pe măsură ce barca se mișcă înainte.
Descrierea fenomenului
Curenții turbionari sunt determinați de mișcarea (sau variația) câmpului magnetic care trece printr-un conductor. Mișcarea relativă generează circulația electronilor , adică a curentului, în conductor, în conformitate cu legea lui Faraday . Acești electroni, care se mișcă în vortexuri, generează la rândul lor un câmp magnetic în direcția opusă variației câmpului magnetic aplicat (vezi legea lui Lenz ). Fenomenul este accentuat:
- pe măsură ce câmpul magnetic aplicat crește (dacă este sinusoidal cu pătratul amplitudinii )
- pe măsură ce crește conductivitatea conductorului traversat de câmpul magnetic
- cu viteza relativă crescândă între câmpul magnetic și conductor
- dacă câmpul magnetic este periodic variabil cu frecvența crescătoare (dacă este sinusoidal cu legea proporțională cu pătratul frecvenței)
În acest caz, cu cât este mai mare intensitatea curenților turbionari care se dezvoltă și cu atât este mai puternic câmpul magnetic pe care îl generează (și se opun câmpului magnetic original).
Curentul care se dezvoltă în conductor are o formă rotitoare deoarece electronii sunt supuși forței Lorentz care este perpendiculară pe direcția electronilor în mișcare . Apoi, acestea se rotesc spre dreapta sau spre stânga, în funcție de direcția câmpului aplicat și de variația câmpului crescător sau descrescător. Rezistivitatea conductorului amortizează acești curenți.
Curenții turbionari generează pierderi de energie prin încălzirea conductorului ( efect Joule ). Acest fenomen este negativ în multe aplicații, deoarece această generare de căldură nu are niciun efect util. De exemplu, în transformatoare și motoare electrice provoacă o scădere a eficienței .
Aceste pierderi pot fi atenuate prin alegerea unui miez magnetic care are o conductivitate scăzută (de exemplu: ferite , oțel siliciu ) sau prin împărțirea miezului magnetic în straturi subțiri, izolate electric (laminare). În acest fel, electronii nu pot traversa stratul izolant dintre laminări și zona închisă de calea lor este redusă.
Prin urmare, cu cât este mai mare numărul de laminări pe unitate de suprafață , paralel cu câmpul magnetic aplicat, cu atât este mai mare reducerea curenților dispersați. Pierderile de curenți turbionari nu sunt întotdeauna un fenomen nedorit. Există aplicații care se bazează pe acesta (a se vedea, de exemplu, cuptoarele cu inducție ).
Efecte conexe
Curenții turbionari sunt principala cauză a efectului pielii în conductorii care sunt traversați de curenți alternativi .
Aplicații
- Frână magnetică utilizată în trenuri și în atracțiile parcurilor de distracții. În primul caz, în timpul frânării, un câmp magnetic este aplicat roții metalice cu ajutorul unui electromagnet care generează curenții de scurgere din roată. Acești curenți găsesc rezistență la curgerea prin metal care generează căldură și acest lucru crește frecarea, permițând o frânare mai intensă, cu șanse mai mici de a aluneca roțile pe șine. În al doilea caz, se utilizează magneți permanenți, prin care trece o lamă dintr-un bun metal conductor (cupru sau aluminiu).
- Reciclarea deșeurilor : sunt utilizate pentru separarea cutiilor de aluminiu , inducând un câmp magnetic în ele.
- Supraconductori . În ele se generează curenți fără pierderi. Curenții de dispersie care sunt produși sunt egali și opuși câmpului magnetic extern, deci cu rezultat zero, permițând levitația magnetică .
- Încercări structurale nedistructive (NDT) . Curenții de scurgere sunt utilizați în mod obișnuit pentru examinări nedistructive și pentru a verifica defectele unui număr mare de structuri metalice, de exemplu: schimbătoare de căldură , fuselaje și alte părți structurale ale aeronavelor [1] .
- Generarea căldurii în cuptoarele cu inducție .
- Aragazuri cu inducție .
- Sisteme electronice de recunoaștere a monedelor ( distribuitoare automate ).
- Microfoane dinamice .
- Detector de metale .
- Senzori de proximitate .
- Luminile pentru biciclete.
Notă
Bibliografie
- Filippo Ciampolini, Inginerie electrică generală , Pitagora Editrice, 1971, Bologna , paginile 347 ÷ 350.
- ( EN ) Fitzgerald, AE; Kingsley, Charles Jr. și Umans, Stephen D. (1983). Mașini electrice , ediția a IV-a, Mc-Graw-Hill, Inc., pagina 20. ISBN 0-07-021145-0 .
- ( EN ) Sears, Francis Weston; Zemansky, Mark W. (1955). University Physics , ediția a II-a, Reading, MA: Addison-Wesley, paginile 616 ÷ 618.
Alte proiecte
- Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre curent turbionar
linkuri externe
- ( EN ) Eddy current , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
Controlul autorității | LCCN (EN) sh85040943 · GND (DE) 4190009-1 · BNF (FR) cb12138531t (data) |
---|