23.7: Maji ya Eddy na Damping ya Magnetic

Last updated
Save as PDF

Page ID: 183884

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza ukubwa na mwelekeo wa sasa wa eddy, na athari hii itakuwa na juu ya kitu ambacho kinaingizwa.
Eleza matumizi kadhaa ya uchafu wa magnetic.

Eddy Currents na Damping Magnetic

Kama ilivyojadiliwa katika “Emf Motional,” emf motional ni ikiwa wakati conductor hatua katika uwanja magnetic au wakati shamba magnetic hatua jamaa na kondakta. Ikiwa emf ya mwendo inaweza kusababisha kitanzi cha sasa katika kondakta, tunarejelea sasa kama sasa ya eddy. 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 maabara shughuli.) Ikiwa bob ni chuma, kuna drag kubwa juu ya bob kama inaingia na kuacha shamba, haraka damping mwendo. Ikiwa, hata hivyo, bob ni sahani ya chuma iliyopangwa, kama inavyoonekana kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1b}\), kuna athari ndogo sana kutokana na sumaku. Hakuna athari inayoonekana kwenye bob iliyofanywa kwa insulator. Kwa nini kuna Drag katika pande zote mbili, na kuna matumizi yoyote ya Drag magnetic?

Takwimu inaelezea jaribio la kuchunguza athari za mikondo ya eddy. Sehemu ya a ya takwimu inaonyesha sahani ya pendulum ya chuma inayozunguka kati ya vipande vya pole vya sumaku. Pendulum imeunganishwa kwa mwisho mmoja hadi pivot. Maji ya Eddy yanaonyeshwa kama swirls ndogo juu ya uso wa sahani. oscillation ni umeonyesha kama damped na makazi yao ndogo ya sahani alama kama S. sehemu ya b ya takwimu inaonyesha alifunga chuma pendulum sahani swinging kati ya vipande pole ya sumaku. Pendulum imeunganishwa kwa mwisho mmoja hadi pivot. Maji ya Eddy hayana ufanisi zaidi. Oscillation ni inavyoonekana na makazi yao kubwa ya sahani alama kama S, ya makazi yao katika sehemu a. sehemu c ya takwimu inaonyesha mashirika conductive pendulum sahani swinging kati ya vipande pole ya sumaku. Pendulum imeunganishwa kwa mwisho mmoja hadi pivot. Maji madogo sana yanatokana. oscillation inavyoonekana kwa makazi yao kubwa ya sahani alama kama S, kuliko makazi yao katika sehemu a. — Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Kifaa cha kawaida cha maandamano 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, na hivyo sasa ya eddy imewekwa (sheria ya Faraday) katika mwelekeo kinyume (sheria ya Lenz), kama inavyoonekana. Tu upande wa kulia wa kitanzi cha sasa ni kwenye shamba, ili kuna nguvu isiyopingwa 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.

takwimu inaonyesha maelezo ya kina zaidi ya sahani conductive masharti ya egemeo oscillating kati ya vipande pole ya sumaku. Sehemu ya msalaba inavyoonyeshwa kwenye takwimu. Mwelekeo wa uwanja wa magnetic wa sumaku ni kuelekea ndege ya karatasi. Mwelekeo wa nguvu, uwanja wa sasa na magnetic katika nafasi mbili uliokithiri za pendulum ni alama. Mwelekeo wa B daima ni kwenye karatasi. Kulingana na mwelekeo wa nguvu, mwelekeo wa sasa wa pendulum katika ncha mbili ni alama kama utawala wa mkono wa kulia. sasa eddy juu ya sahani ni katika kupambana saa busara mwelekeo katika mwisho wa kushoto na saa busara mwelekeo katika mwisho wa kulia. — 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 alifunga chuma sahani inaingia shamba, kama inavyoonekana katika\(\PageIndex{3}\) Kielelezo EMF ni ikiwa na mabadiliko katika flux, lakini ni chini ya ufanisi kwa sababu inafaa kikomo ukubwa wa loops sasa. Aidha, loops karibu na mikondo katika mwelekeo kinyume, na madhara yao kufuta. Wakati nyenzo za kuhami zinatumiwa, sasa ya eddy ni ndogo sana, na hivyo magnetic damping juu ya wahamiaji ni duni. Ikiwa mikondo ya eddy inapaswa kuepukwa kwa waendeshaji, basi inaweza kupangwa au kujengwa kwa tabaka nyembamba za kufanya nyenzo zilizotengwa na karatasi za kuhami.

Takwimu inaonyesha mikondo ya eddy iliyoingizwa kwenye sahani ya chuma iliyopangwa inayoingia kwenye uwanja wa magnetic ambao mwelekeo unaonyeshwa kama ilivyoelekezwa kwenye karatasi. Maji ya eddy yanaonyeshwa kama loops ndogo za mviringo katika mstari katika kila slot ya sahani. Maji ya eddy ni kwa namna ambayo loops jirani katika slot moja ina mikondo katika mwelekeo kinyume. Mtazamo ulioenea wa mikondo miwili ya jirani ya eddy katika slot pia umeonyeshwa. — 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.

Takwimu inaonyesha usawa nyeti rahisi. Siri ya usawa huu inafanyika kati ya vipande vya pole vya sumaku. Mwelekeo wa shamba la magnetic unaonyeshwa kuelekea ndege ya karatasi. Mtazamo ulioenea wa sindano ya usawa na sumaku pia huonyeshwa. Sindano inaonyeshwa kama huru ya kusonga na huko kati ya vipande vya pole vya sumaku. — Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Damping ya magnetic ya usawa huu nyeti hupunguza oscillations yake. Kwa kuwa sheria ya Faraday ya introduktionsutbildning 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.

Picha ya lori ya tipper kufungua takataka chini ya barabara inavyoonyeshwa. Kuna kizuizi cha mstatili wa nusu ya sumaku kando ya barabara na pole ya kaskazini inakabiliwa na barabara ya kutenganisha metali kutoka kwa takataka nyingine na drag ya magnetic. — 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 ni katika detectors ya chuma na mifumo ya kusafisha katika treni na coasters roller. Detectors ya chuma inayoweza kuambukizwa (Kielelezo\(\PageIndex{1=6}\)) inajumuisha coil ya msingi inayobeba sasa ya kubadilisha na coil ya sekondari ambayo sasa inaingizwa. Sasa eddy itakuwa ikiwa katika kipande cha chuma karibu na detector ambayo itasababisha mabadiliko katika sasa ikiwa ndani ya coil sekondari, na kusababisha aina fulani ya ishara kama kelele shrill.

] Picha ya askari kadhaa katika uwanja wazi. Askari mmoja anatafuta mabomu kwa skanning uso kwa kutumia detector ya chuma. — 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 inayozalishwa inapungua kwa kasi. Hivyo, kasi inaweza kupunguzwa kutoka kwa kusema 20 m/s hadi 5 m/s, lakini aina nyingine ya kusafisha inahitajika kuacha kabisa gari. Kwa ujumla, sumaku za nguvu za nadra za dunia kama vile sumaku za neodymium hutumiwa katika coasters Kielelezo\(\PageIndex{7}\) kinaonyesha safu ya sumaku katika programu hiyo. gari ina mapezi chuma (kawaida zenye shaba) ambayo kupita katika uwanja magnetic kupunguza kasi ya gari chini katika kiasi njia sawa na kwa pendulum bob inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\).

Picha ya kufuatilia coaster roller na safu ya sumaku protruding usawa ambayo hutumiwa kwa ajili ya kusimama magnetic katika coasters roller. — Kielelezo\(\PageIndex{7}\): Safu ya sumaku za nadra za ardhi (zinazoendelea kwa usawa) hutumiwa kwa kusafisha magnetic katika coasters roller. (mikopo: Stefan Scheer, Wikimedia Commons)

Cooktops induction na umeme chini ya uso wao. Sehemu ya magnetic ni tofauti kwa kasi inayozalisha 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 ferromagnetic, chuma au chuma kwa ajili ya induction kufanya kazi.

Muhtasari

Vipande vya sasa vinavyotokana na wasimamizi wa kusonga huitwa mikondo ya eddy.
Wanaweza kuunda drag muhimu, inayoitwa magnetic damping.

faharasa

eddy sasa: kitanzi cha sasa katika conductor unasababishwa na emf motional

magnetic damping: Drag zinazozalishwa na mikondo ya eddy