实验5-44:把一块厚铝盘挂在一个固定在支架上的并且可使铝盘在电磁铁气隙中无阻碍摆动的摆杆上(图5-54)。先使摆杆自由摆动,然后再对电磁铁的线圈施加一个直流电压,如在U形铁心上的各为600匝的两个线圈。
一旦电磁铁有电流通过,则摆杆立即被制动。
在电磁场中运动的铝盘会感应出电压,因为铝盘像在闭合线匝中活动一样,所以此感应电压引起一个大的电流(短路电流)。因为电流的路径不确定,所以把其称为涡流。
在磁场中运动的金属会在其内部形成涡流,其磁场会使运动受到制动。
实验5-45:重复实验5-44,但用图5-54所示的切有缝隙的铝盘作为摆杆。
在接通线圈电流后,因受到制动力小,所以摆杆继续摆动。
在铝盘中的切缝切断了涡流的路径。
实验5-46:把一个有1200匝的线圈放到一个板制的U形铁心上,并把它接到用低炭钢制成的实心磁轭的磁路上,然后把线圈接到230V的电压上。在几分钟后小心地接触磁轭和U形铁心。
实心磁轭很热,而板制的U形铁心稍热。
交变磁场在磁轭和U形铁心中感应出涡流。如图5-55a所示,由于实心磁轭的横截面大只有较小的阻力抵抗涡流,所以其涡流极强;而在图5-55b所示的由薄铁板制的U形铁心,因为相互绝缘的铁板而使涡流的路径多次被阻断,所以涡流受到大的阻力。
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图5-54 涡流制动
图5-55 铁心中的涡流
a)实心铁心 b)板制铁心
ⓘ涡流
涡流是在金属、特别是实心金属中通过交变磁场或通过金属在磁场中的运动而形成的并产生了热量。
穿过交变磁场的金属将在其内部产生涡流并使金属严重发热。
涡流可以引起能量损失(涡流损失)。但涡流在技术上是可以利用的。
涡流可用作如金属感应热或高频磁场的屏蔽。高频线圈是由如由铝制成的杯包围着,在杯中形成一个总是与要屏蔽的磁场相反的涡流的磁场。通过屏蔽罩可以防止干扰磁场透到外面,同样也可以减少交变磁场从外部对线圈的影响。
涡流制动可以在电能表中使用,它使在永磁铁磁极之间的电动铝驱动盘转动。此外,涡流制动不仅可用作汽车或高速列车的辅助制动、电测装置和秤的指针的偏摆阻尼,而且还可用于电动机的功率测定。
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