Решение: Наборный сердечник трансформатора
Статья к заданиюТоки Фуко
Прочитайте текст и выполните задания.
Токи Фуко
Изменение магнитного потока производит индуцированное вихревое электрическое поле даже в пустом пространстве. Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению электрического тока в металле. Причём чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше индуцированный ток.
Эти индуцированные токи называются вихревые токи или токи Фуко – в честь ученого Ж.Б.Л. Фуко, изучавшего эти токи. Первым же магнитное действие этих токов обнаружил французский ученый Д.Ф. Араго, проводивший в 1824 г. опыт с медным диском, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. В результате диск тоже начинал вращаться. Этот эффект стали называть в физике «явлением Араго».
Вредное действие вихревых токов связано с потерями энергии в сердечниках трансформаторов и генераторов из-за выделения большого количества тепла. Направление и сила вихревого тока зависят от формы образца, от направления и скорости изменения магнитного поля, от свойств материала, из которого сделан образец. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи Фуко могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание.
С другой стороны, вихревые токи нашли применение для нагрева и плавки металлов в вакууме, для гашения (демпфирования) или предотвращения колебаний, возникающих в электроизмерительных приборах и других устройствах. Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебания стрелки.
Используя материал «Токи Фуко», объясните, с какой целью сердечник сетевого трансформатора делают наборным — из тонких листов, а не цельным.
Решение по шагам
4 шагаВ сердечнике трансформатора магнитный поток периодически изменяется, поэтому в проводящем металле возникают вихревые токи, или токи Фуко.
Если сердечник сделать цельным, вихревые токи будут протекать по большим замкнутым контурам. Из-за малого сопротивления массивного металлического сердечника они могут быть значительными.
Разделение сердечника на тонкие изолированные листы разрывает большие контуры токов и увеличивает их электрическое сопротивление. Поэтому сила токов Фуко уменьшается.
При уменьшении вихревых токов снижаются потери энергии на нагрев сердечника и повышается эффективность трансформатора.
Сердечник делают из тонких изолированных листов, чтобы уменьшить замкнутые пути и сопротивление?
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать только, что листы уменьшают нагрев, без объяснения связи с токами Фуко.
Путать назначение наборного сердечника с увеличением магнитного поля.
Утверждать, что листы полностью устраняют вихревые токи.