Вихревые токи
Вихревые токи — это замкнутые индукционные токи, возникающие внутри массивного проводника при изменении магнитного поля или при движении проводника в магнитном поле. Их называют вихревыми, потому что линии тока образуют замкнутые контуры, подобные вихрям.
В отличие от тока в обычной цепи, вихревые токи не текут по одному заранее заданному проводу. В массивной металлической пластине или сердечнике они замыкаются по многочисленным контурам внутри самого тела. Чем быстрее изменяется магнитное поле, больше проводимость материала и размеры проводника, тем сильнее вихревые токи.
Связь с электромагнитной индукцией
Физическая причина вихревых токов — электромагнитная индукция: изменяющееся магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле. Для отдельного замкнутого контура внутри проводника можно использовать соотношения:
Знак «минус» выражает правило Ленца. При протекании токов проводник нагревается, поскольку электрическая энергия превращается во внутреннюю энергию: выделяется тепло Джоуля—Ленца.
Если медную пластину быстро вводить в область сильного магнитного поля, магнитный поток через её внутренние контуры изменяется. В пластине возникают вихревые токи, а их магнитное поле препятствует движению пластины. При остановке пластины изменение потока прекращается, и токи постепенно исчезают.
Вихревые токи не являются отдельным видом магнитного поля и не возникают в неподвижном проводнике при постоянном магнитном поле. Для их появления нужно изменение магнитного потока или движение проводника относительно поля. Их также не следует смешивать с током в обычной проволочной цепи: у вихревых токов нет единственного провода и внешнего источника.
Что произойдёт с вихревыми токами, если металлическая пластина останется неподвижной в постоянном магнитном поле?
Главное
- Вихревые токи — замкнутые индукционные токи внутри массивных проводников.
- Они возникают при изменении магнитного потока и направлены по правилу Ленца.
- Токи вызывают нагрев проводника и могут тормозить его движение в магнитном поле.