13.6: Eddy Currents

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza jinsi mikondo ya eddy imeundwa katika metali
• Eleza hali ambapo mikondo ya eddy ni ya manufaa na ambapo haifai

Kama ilivyojadiliwa sehemu mbili mapema, emf ya motional inachukuliwa wakati conductor inakwenda kwenye uwanja wa magnetic au wakati shamba la magnetic linakwenda kuhusiana na kondakta. Ikiwa emf ya mwendo inaweza kusababisha sasa katika kondakta, tunarejelea sasa kama sasa ya eddy.

Damping magnetic

Maji ya Eddy yanaweza kuzalisha drag kubwa, inayoitwa magnetic damping, juu ya mwendo unaohusika. Fikiria vifaa vilivyoonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\), ambacho kinajenga bob ya pendulum kati ya miti ya sumaku yenye nguvu. (Hii ni mwingine favorite fizikia maandamano.) Ikiwa bob ni chuma, drag muhimu hufanya juu ya bob kama inaingia na kuacha shamba, haraka kufuta mwendo. Ikiwa, hata hivyo, bob ni sahani ya chuma iliyopangwa, kama inavyoonekana katika sehemu (b) ya takwimu, sumaku hutoa athari ndogo sana. Hakuna athari inayoonekana kwenye bob iliyofanywa kwa insulator. Kwa nini Drag hutokea kwa njia zote mbili, na kuna matumizi yoyote ya Drag ya magnetic?

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Kifaa cha kawaida cha maonyesho ya fizikia kwa kuchunguza mikondo ya eddy na uchafu wa magnetic. (a) Mwendo wa bob ya pendulum ya chuma inayozunguka kati ya miti ya sumaku hupunguzwa haraka na hatua ya mikondo ya eddy. (b) Kuna athari kidogo juu ya mwendo wa bob ya chuma iliyopangwa, ikimaanisha kuwa mikondo ya eddy hufanywa kwa ufanisi. (c) Pia hakuna damping magnetic juu ya bob nonconducting, tangu mikondo eddy ni ndogo sana.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) kinaonyesha nini kinatokea kwa sahani ya chuma kama inaingia na majani shamba magnetic. Katika matukio hayo yote, hupata nguvu inayopinga mwendo wake. Kama inapoingia kutoka upande wa kushoto, ongezeko la kuongezeka, kuanzisha sasa ya eddy (sheria ya Faraday) katika mwelekeo kinyume (sheria ya Lenz), kama inavyoonekana. Tu upande wa kulia wa kitanzi cha sasa ni kwenye shamba, hivyo nguvu isiyopingwa hufanya juu yake upande wa kushoto (RHR-1). Wakati sahani ya chuma iko ndani ya shamba, hakuna sasa ya eddy ikiwa shamba ni sare, kwani mtiririko unabaki mara kwa mara katika eneo hili. Lakini wakati sahani inaondoka shamba upande wa kulia, kupungua kwa kasi, na kusababisha sasa ya eddy katika mwelekeo wa saa ambayo, tena, hupata nguvu kwa upande wa kushoto, kupunguza kasi ya mwendo. Uchunguzi sawa wa kile kinachotokea wakati sahani inakuja kutoka kulia kuelekea kushoto inaonyesha kwamba mwendo wake pia hupunguzwa wakati wa kuingia na kuacha shamba.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Kuangalia kwa kina zaidi kwenye sahani inayoendesha inayopita kati ya miti ya sumaku. Kama inaingia na kuacha shamba, mabadiliko katika flux hutoa sasa eddy. Nguvu ya magnetic juu ya kitanzi cha sasa inapinga mwendo. Hakuna sasa na hakuna drag magnetic wakati sahani ni kabisa ndani ya shamba sare.

Wakati sahani ya chuma iliyopangwa inaingia kwenye shamba (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)), emf inasababishwa na mabadiliko katika mtiririko, lakini haifai kwa sababu mipaka hupunguza ukubwa wa loops za sasa. Aidha, loops karibu na mikondo katika mwelekeo kinyume, na madhara yao kufuta. Wakati nyenzo za kuhami zinatumiwa, sasa ya eddy ni ndogo sana, hivyo damping magnetic juu ya wahamiaji ni duni. Ikiwa mikondo ya eddy inapaswa kuepukwa kwa waendeshaji, basi inapaswa kupangwa au kujengwa kwa tabaka nyembamba za kufanya nyenzo zilizotengwa na karatasi za kuhami.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Eddy mikondo ikiwa katika sahani alifunga chuma kuingia shamba magnetic fomu loops ndogo, na nguvu juu yao huwa na kufuta, na hivyo kufanya Drag magnetic karibu sifuri.

Matumizi ya Damping ya Magnetic

Matumizi moja ya uchafu wa magnetic hupatikana katika mizani nyeti ya maabara. Ili kuwa na uelewa wa juu na usahihi, usawa lazima uwe kama msuguano usio na msuguano iwezekanavyo. Lakini ikiwa ni msuguano usio na msuguano, basi utaondoka kwa muda mrefu sana. Damping magnetic ni suluhisho rahisi na bora. Kwa damping magnetic, Drag ni sawia na kasi na inakuwa sifuri kwa kasi ya sifuri. Hivyo, oscillations ni haraka damped, baada ya hapo nguvu damping kutoweka, kuruhusu usawa kuwa nyeti sana (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Katika mizani mingi, damping ya magnetic inafanywa na disc inayoendesha inayozunguka kwenye uwanja uliowekwa.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Damping ya magnetic ya usawa huu nyeti hupunguza oscillations yake. Kwa kuwa sheria ya Faraday ya induction inatoa athari kubwa kwa mabadiliko ya haraka zaidi, damping ni kubwa kwa oscillations kubwa na huenda sifuri kama mwendo ataacha.

Kwa kuwa mikondo ya eddy na damping ya magnetic hutokea tu kwa wasimamizi, vituo vya kuchakata vinaweza kutumia sumaku kutenganisha metali kutoka kwa vifaa vingine. Taka inatupwa katika makundi chini ya barabara, chini ya ambayo ina sumaku yenye nguvu. Wafanyabiashara katika takataka hupunguzwa na uchafu wa magnetic wakati nonmetals katika takataka huendelea, kutenganisha na metali (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Hii inafanya kazi kwa metali zote, sio tu ya ferromagnetic. Sumaku inaweza kutenganisha vifaa vya ferromagnetic peke yake kwa kutenda kwenye takataka ya stationary.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Vyuma vinaweza kutengwa na takataka nyingine na drag ya magnetic. Eddy mikondo na Drag magnetic ni kuundwa katika metali kutumwa chini ya njia panda hii na sumaku nguvu chini yake. Nonmetals kuendelea.

Matumizi mengine makubwa ya mikondo ya eddy yanaonekana katika detectors za chuma na mifumo ya kusafisha katika treni na coasters roller. Detectors ya chuma inayoweza kuambukizwa (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)) inajumuisha coil ya msingi inayobeba sasa ya kubadilisha na coil ya sekondari ambayo sasa inaingizwa. Sasa eddy inaingizwa katika kipande cha chuma karibu na detector, na kusababisha mabadiliko katika sasa ikiwa ndani ya coil sekondari. Hii inaweza kusababisha aina fulani ya ishara, kama kelele ya shrill.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Askari nchini Iraq anatumia detector ya chuma kutafuta mabomu na silaha. (mikopo: Jeshi la Marekani)

Kusafisha kwa kutumia mikondo ya eddy ni salama kwa sababu sababu kama vile mvua haziathiri kusimama na kusimama ni laini. Hata hivyo, mikondo ya eddy haiwezi kuleta mwendo kwa kuacha kamili, kwani nguvu ya kusimama inayozalishwa inapungua kadiri kasi inapungua. Hivyo, kasi inaweza kupunguzwa kutoka kusema 20 m/s hadi 5 m/s, lakini aina nyingine ya kusafisha inahitajika kuacha kabisa gari. Kwa ujumla, sumaku za nguvu za nadra duniani kama vile sumaku za neodymium hutumiwa katika coasters za roll Kielelezo\(\PageIndex{7}\) kinaonyesha safu ya sumaku katika programu hiyo. gari ina mapezi chuma (kawaida zenye shaba) kwamba kupita katika uwanja magnetic, kupunguza kasi ya gari chini katika kiasi njia sawa na kwa pendulum bob inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Safu ya sumaku za nadra za ardhi (zinazoendelea kwa usawa) hutumiwa kwa kusafisha magnetic katika coasters roller. (mikopo: Stefan Scheer)

Cooktops induction na umeme chini ya uso wao. Sehemu ya magnetic ni tofauti kwa haraka, huzalisha mikondo ya eddy chini ya sufuria, na kusababisha sufuria na yaliyomo yake kuongezeka kwa joto. Vipande vya kupikia vya introduktionsutbildning vina ufanisi mkubwa na nyakati nzuri za majibu lakini msingi wa sufuria unahitaji kuwa makondakta, kama vile chuma au chuma, kwa induction kufanya kazi.

Template:ContribOpenStaxUni