Takozvane "vrtložne" ili petljaste struje poznate su ne samo po svojim negativnim stranama povezanim s gubicima u vodljivim medijima. Stručnjaci ih cijene zbog mnogih korisnih primjena, od kojih su jedna moderne indukcijske peći. Za ispravnu procjenu vrtložnog učinka prvo morate razumjeti kako se ovaj fizički fenomen tumači u elektrotehnici.
Kratka definicija
Ciklične (konturne) strujne formacije koje nastaju pod djelovanjem promjenjivih e / m polja određene snage nazivaju se vrtlozima. Po imenu znanstvenika koji je prvi otkrio ovaj fenomen, nazivaju se "Foucaultove struje" (fotografija dolje).
Razlog njihovog nastanka može biti ne samo promjena e / m polja, već i kretanje vodiča u njemu, što, uzimajući u obzir relativnost svih pojava, nimalo ne čudi. Nemoguće je odrediti točne putanje kojima teku Foucaultove struje. Iz brojnih pokusa bilo je moguće osigurati da nastanu u područjima provodnog medija, gdje je otpor kretanju naboja minimalan.
Vrtložne značajke
Osobitost Foucaultovih struja leži u njihovoj lokalnosti i bliskosti sa sobom, što je razlog neobičnim svojstvima (u usporedbi s "klasičnim" linearnim kretanjem naboja). Poput običnih struja, oni komuniciraju s magnetskim poljem koje ih je generiralo, ali ovo međusobno djelovanje ovdje se izražava na poseban način. Na temelju Lenzovog zakona, "lokalna" elektromagnetska polja koja stvaraju manifestiraju se na takav način da se suprotstave promjeni magnetskog toka koja ih je uzrokovala. Odnosno, podržavat će opadajuće polje i oduprijeti se njegovom naglom povećanju.
Ova pojava uzrokuje povećanje vrtloga u vodljivoj podlozi s oštrim smanjenjem otpora. Prirodni rezultat ovih procesa je jako zagrijavanje vodljive baze čija temperatura doseže 800 stupnjeva. U ovom slučaju postoje veliki gubici energije koja se prenosi kroz vodljivi medij, što se smatra negativnom stranom pojave. Stupanj zagrijavanja i veličina gubitaka izravno ovise o frekvenciji inducirane indukcijske struje (maksimum se postiže na oko 10 kHz).
Korisne primjene vrtložnih struja
Foucaultove struje karakteriziraju ne samo negativne manifestacije (u obliku gubitaka energije).
Programeri moderne opreme pronašli su za njih korisne primjene, i to:
- Foucaultov efekt koristi se u indukcijskim mjernicima, gdje se koriste kao prigušivači;
- u proizvodnji indukcijskih peći za izradu čelika koje rade na principu zagrijavanja metala strujama koje prolaze kroz njih;
- ako je potrebno, prigušivanje aktuatora (strelice) u laboratorijskim mjernim instrumentima.
Danas su u stambenim zgradama instalirane indukcijske ploče za kuhanje koje rade zbog istog efekta vrtložnih struja (fotografija dolje).