渦流損耗與應(yīng)用的初步探討本科畢業(yè)論文(文件)
【正文】 鍋的大 . 其實(shí)銅鍋、鋁鍋放在打開(kāi)的電磁爐上鍋底基本不會(huì)產(chǎn)生渦流 . 這是因?yàn)闇u流的大小除了與上面討論的因素有關(guān)外 ,還與導(dǎo)體的磁導(dǎo)率有關(guān)。 所以屬于抗磁質(zhì)、順磁質(zhì)的銅、鋁鍋放在電磁爐上 , 在鍋上通過(guò)變化的磁感線甚弱。 5 舉例 下面列舉渦電流在科學(xué)儀器和工業(yè)上的若干應(yīng)用，以供大家對(duì)渦流的理解 [12]。磁相互作用力必與表面電導(dǎo)率情況有關(guān)。 10 圖 7 單相電能表的原理 當(dāng)電路接通，流過(guò)電流線圈的負(fù)載電流 I 在鐵芯及它的兩端激起穿過(guò)鋁盤(pán)的交變磁場(chǎng)，從而在鋁盤(pán)中感應(yīng)出渦電流，設(shè)某瞬時(shí)，如圖 7所示，與鐵芯一端所對(duì)鋁盤(pán)區(qū)域渦電流為順時(shí)針走向，另一鐵芯端所對(duì)鋁盤(pán)區(qū)域渦電流為逆時(shí)針走向，與此同時(shí)， 電壓為 V 的電壓線圈中也有與電壓成正比的電流流過(guò)，成了一個(gè)電磁鐵，該瞬時(shí)圓盤(pán)上部的鐵芯端為 N極，圓盤(pán)下部的鐵芯端為 S 極，處在 N、 S極之間的兩股渦電流的流向相同，電壓線圈建立的磁場(chǎng)垂直向下，這磁場(chǎng)給渦電流的安培力為 F， F 對(duì)圓盤(pán)轉(zhuǎn) 軸的力矩 M1為 PkIVk 111 cos??? ? 式中 φ是交變電流 I 與交變電壓 V 之間的相位差，式中 cosφ,稱為功率因數(shù)， P 為 (有功 )功率。在這種超精密的儀器中，需要有高級(jí)的綜合型的緩沖、減振系統(tǒng)，在這個(gè)綜合型的阻尼系統(tǒng)中就有渦流阻尼的“加盟”。 感應(yīng)加熱中的渦電流 交變磁場(chǎng)在金屬中引起的渦電 流會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，工業(yè)上用它進(jìn)行金屬冶煉、 金屬表面淬火、金屬管的焊接和金屬毛坯的鍛造，感應(yīng)加熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是功率密度高， 加熱速度快。能夠去通過(guò)把金屬塊換成電阻大的薄金屬片，去減少渦流損耗。 本文是在馬孟森老師的悉心指導(dǎo)下完成的， 在此向馬老師致以深深的謝意。 Induction cooker 。 eddy current。 參考文獻(xiàn) [ 1] 張迪 , 段福蓮 . 渦電流演示實(shí)驗(yàn)理論與設(shè)計(jì) [J] . 哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào) , 2020 [ 2] 梁燦彬，秦光戎，梁竹健 . 電磁學(xué) [M]. 第二版 .北京：高等教育出版社 . [ 3] 趙凱華 , 陳熙謀 . 新概念物理教程電磁學(xué) . 北京 : 高等教育出版社 , 2020. [ 4] and L. P Pitaevskii. Physical Kiics. Pergamon Press Ltd, 1981 [ 5] W. R. Smyth, static and Dynamic electricity MC GrawHill, 1968 [ 6] 馮建武 , 潘自立 薄導(dǎo)體板中的渦流及渦流損耗 [J] . 洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào) 。 圖 8 結(jié)論 我們通過(guò)運(yùn)用電磁學(xué)的理論知識(shí)，通過(guò)對(duì)薄導(dǎo)體板中渦流及其損耗的分析得出，對(duì)于薄板導(dǎo)體而言，導(dǎo)體板中的渦流損耗與交流電的頻率和感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比。 11 渦流阻尼還可用來(lái)作為電氣交通工具的制動(dòng)器 — 渦流閘。鋁盤(pán)轉(zhuǎn)速 n 越大，渦電流越大，這渦電流與永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，按楞次定律，應(yīng)形成阻礙圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力矩 M1， M2，從與圓盤(pán)轉(zhuǎn)速成正比，得 nk22?? 當(dāng) M1=M2時(shí)，圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，由上二式得 kn?? 功率與圓盤(pán)轉(zhuǎn)速成正比，用計(jì)數(shù)器將圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)記下來(lái)，相當(dāng)于對(duì)功率的時(shí)間積分，即負(fù)載所消耗的電能。 圖 6 渦流顯微鏡原理 渦電流顯微鏡能以高于 l00nm 的分辨率成像，所用硅懸臂梁勁度系數(shù)為 ，有非常好的力敏感性。所謂磁力顯微鏡， 如圖 1(a) 所示，它是利用靈敏懸臂梁上的磁探針與磁性材料表面磁化造成的磁場(chǎng)之間的磁相互作用力來(lái)探測(cè)表面磁貌的儀器，探針掃描表面，測(cè)出所受靜磁力的分布，便可得到材料表面的磁像 (如鐵磁材料的磁疇分布 ) 如圖 6(b)所示將磁探針改成非鐵磁性金屬導(dǎo)體材料來(lái)制作，并在懸臂梁根部附加一激振壓電元件，使導(dǎo)體針尖振動(dòng)動(dòng)起來(lái)，樣品表面局部磁化的雜散磁場(chǎng)，就會(huì)在導(dǎo)體探針上激起渦電流，這渦流又與表面磁化產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生相互作用力，根據(jù)楞次定律，這力對(duì)探針的振動(dòng)起阻礙作用，從而影響探針振動(dòng)的振幅，也使振動(dòng)的位相和頻率發(fā)生 位移，測(cè)定這些振動(dòng)量的變化，便可得知樣品表面磁化的細(xì)節(jié)；讓探針在樣品表面進(jìn)行掃描，就可得知樣品表面的磁貌圖像，這就成了渦電流顯微鏡，由于探針已不具磁性，故不會(huì)帶來(lái)對(duì)樣品表面磁化的干擾。 圖 5 抗磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制 鐵屬于鐵磁介質(zhì) , 鐵磁介質(zhì)在外磁場(chǎng) ?0的作用下引起感應(yīng)分子電流所形成的 ??與 0同向 , 因
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