Вихревые токи (токи Фуко)

Если в переменном магнитном поле находится какой-либо сплошной массивный проводник, то вихревое электрическое поле вызывает в нем индукционный ток. Плотность этого тока в какой-либо точке проводника по закону Ома = s . Так как линии напряженности замкнуты, то и линии тока также замыкаются внутри проводника, потому такие токи получили название вихревых токов. Их также называют токами Фуко - по имени первого исследователя.

Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко могут достигать очень большой силы. Вихревые токи вызывают нагревание проводников. Если внутри катушки с переменным током поместить проводящее тело, например, металлический диск, ориентированный перпендикулярно к оси катушки, то диск можно раскалить до высокой температуры и расплавить. Нагревание проводников вихревыми токами применяют в индукционных металлургических печах для плавления металлов и их сплавов. Таким способом осуществляют плавление металлов в вакууме, что позволяет получать материалы высокой чистоты.

Во многих технических устройствах вихревые токи бывают нежелательными, и приходится принимать специальные меры для борьбы с ними. Так, например, в железных сердечниках трансформаторов и вращающихся частях электрических генераторов возникающие вихревые токи вызывают бесполезное нагревание и снижают КПД этих устройств. Для ослабления вихревых токов такие детали изготавливают из тонких листов, разделенных тончайшими слоями изолятора (например, лака), и листы располагают так, чтобы возможные направления токов Фуко были перпендикулярны к изолирующим прослойкам. Появление ферритов (полупроводниковых магнитных материалов с большим электрическим сопротивлением) сделало возможным изготовление сердечников сплошными.

Вихревые токи возникают также при движении массивных проводников в магнитном поле. Взаимодействуя с магнитным полем, вихревые токи вызывают появление сил, действующих на движущееся проводящее тело, которые, согласно правилу Ленца, всегда противодействуют движению. Этим пользуются для успокоения подвижных частей электроизмерительных приборов (такие устройства называют электромагнитными демпферами), в электросчетчиках, тахометрах (приборах для бесконтактного измерения частоты вращения деталей машин и механизмов) и др. Преимущество электромагнитных демпферов состоит в том, что силы торможения возникает лишь при движении деталей и исчезают, когда деталь неподвижна. Поэтому электромагнитный демпфер совершенно не препятствует точному приходу системы в положение равновесия (в отличие от силы трения).