若塊狀金屬被放入變化的磁場中，或在非均勻的磁場中運動，則在該金屬內要產生感應電動勢，由於金屬的電阻很小，因而即使感應電動勢不很大，也能引起強大的電流。這種電流在金屬內沿著一個一個閉合迴路流動，像河水中的旋渦，因此被稱為渦旋電流，簡稱渦流。渦流既可產生熱效應，也可引起機械效應。
基本介紹
- 中文名：渦流效應
- 外文名：eddying effect
- 類別：物理學名詞
- 民用套用：電磁爐
- 工業套用：渦流探測等，感應加熱
- 所屬學科：電磁學
- 效果：通過渦流產生熱量
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概述
如圖所示，在一根導體外面繞上線圈，並讓線圈通入交變電流，那么線圈就產生交變磁場。由於線圈中間的導體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合電路，閉合電路中的磁通量在不斷發生改變，所以在導體的圓周方向會產生感應電動勢和感應電流，電流的方向沿導體的圓周方向轉圈，就像一圈圈的漩渦，所以這種在整塊導體內部發生電磁感應而產生感應電流的現象稱為渦流現象。
導體的外周長越長，交變磁場的頻率越高，渦流就越大。
渦流效應
渦流效應導體內部的渦流也會產生熱量，如果導體的電阻率小，則產生的渦流很強，產生的熱量就很大。
渦流損耗
在恆定磁通作用下的磁路中不存在功率損耗。如果磁通隨時間交變，則會在磁路中產生渦流損耗和磁滯損耗，統稱為鐵磁損耗，又簡稱為鐵損或鐵耗。
根據電磁感應原理，當磁路中的磁通隨時間交變時，會在鐵心中感生出一個旋渦狀電動勢，從而感應出電流，這個電流在垂直於磁通方向的平面上圍繞磁感應線呈旋渦狀流動(如圖所示)，因此稱為渦流。該電流通過渦流迴路電阻產生熱損耗，稱為渦流損耗。為了減小渦流損耗，導磁鐵心通常採用塗有絕緣漆的薄矽鋼片疊裝而成。由於矽有較高的電阻率，採用薄矽鋼片後又加長了渦流路徑從而使渦流電阻增大；同時，矽鋼片很薄，使通過每片矽鋼片的磁通較整個鐵心大為減小，從而使每片中的感生電動勢降低，因此可以達到減小渦流的目的。
當薄片鐵心中通過正弦交變磁通時,單位體積鐵心內的渦流損耗可按下式近似計算:
式中，σ為鐵心材料的電導率，f為電源頻率，d為疊片厚度，Bm為磁感應強度幅值。
對渦流損耗嚴格的計算不能用上式進行，必須採用電磁場的數值分析方法來計算。
套用
電磁爐
電磁爐採用了磁場感應渦流加熱原理，它利用交變電流通過線圈產生交變磁場，當磁場內的磁感線傳到含鐵質鍋的底部時，即會產生無數強大的小渦流，使鍋本身自行迅速發熱，然後再加熱鍋內的食物。
感應加熱
利用足夠大的電力在導體中產生很大的渦流，導體中電流可以發熱，使金屬受熱甚至熔化。所以製造了感應爐，用來冶鍊金屬。在感應爐中，有產生高頻電流的大功率電源和產生交變磁場的線圈，線圈的中間放置一個耐火材料（例如陶瓷）製成的坩堝，用來放有待熔化的金屬。渦流感應加熱的套用很廣泛，如用高頻感應爐冶鍊金屬，用高頻塑膠熱壓機過塑，以及把渦流熱療系統用於治療，金屬材料學中常用於感應淬火、感應退火等方法來提高工件的表面硬度與耐磨性。
感應加熱的優點：1.非接觸式加熱，熱源和受熱物件可以不直接接觸；
2.加熱效率高，速度快，可以減少表面氧化現象；
3.容易控制溫度，提高加工精度；
4.可實現局部加熱；
5.可實現自動化控制；
6.可減少占地、熱輻射、噪聲和灰塵鋼盤在蹄型磁鐵的磁場中轉動，會在鋼盤中激起渦流，渦流在與磁場相互作用產生一個動態阻尼力，從而提供制動動力矩。這種制動方式常套用於電錶的阻尼制動、高速機車制動的渦流閘等。
