إيدي التيارات: نظرة عامة مفصلة ، 5 تطبيقات مهمة

هنا سوف ندرس حول التيارات الدوامة وما هو المقصود بالتخميد الكهرومغناطيسي. لكن تغيير التدفق المغناطيسي يستحث أيضًا تيارات في قطع كبيرة من الموصلات ، ويشبه نمط تدفقها نمط الدوامات الدوامة في الماء.

لاحظ فرانسوا أراغو ، عالم الرياضيات وحتى رئيس الوزراء الخامس والعشرين لفرنسا ، التيارات الدوامة لأول مرة في عام 25. لاحقًا اكتشف عالم فيزياء يُدعى فوكو هذه التيارات ، والتي يُطلق عليها صراحة تيارات إيدي.

مظاهرة بسيطة لتيار إيدي

يمكن فهم سبب وتأثير التيارات الدوامة من خلال تجربة بسيطة ، كما ذكرنا. لوح من النحاس يتأرجح مثل البندول.

الدوامة الحالية
إيدي كرنت ، الصورة بواسطة - شيتفورنوتيارات إيدي بسبب المغناطيسCC0 1.0

تنتج هذه العوائق في حركة التأرجح للوحة ، وبالتالي ، فإن حركة التأرجح تضعف. في بعض الوقت ، تستقر اللوحة في المجال المغناطيسي. 

يمكن تقليل تأثير التخميد الكهرومغناطيسي عن طريق قطع المساحة المتاحة لتدفق التيارات الدوامة. وبالتالي ، إذا تمكنا من إدخال فتحات وثقوب مستطيلة في اللوحة ، وبسبب حقيقة أن اللحظات المغناطيسية للتيارات المستحثة تعتمد على المنطقة المحيطة بها ، فيمكننا تقليل التخميد الكهرومغناطيسي وتتأرجح اللوحة بحرية أكبر.

قوة التيارات الدوامة

يمكن التعبير عن قوة تبديد التيارات الدوامة على النحو التالي:

أين،

تشير P إلى القدرة المفقودة لكل وحدة كتلة.

Bp يشير إلى المجالات المغناطيسية القصوى.

د يشير إلى السماكة.

يشير f إلى التردد.

ك يشير إلى ثابت.

ρ يشير إلى المقاومة.

يشير D إلى الكثافة.

ينخفض ​​تيار إيدي باستخدام التصفيح في قلب المعدن. وبسبب هذا ، يتم تقليل الحجم بشكل كبير.

نظرًا لأن تبديد الطاقة في شكل حرارة يعتمد على مربعات من حجم التيارات الدوامة ، فإن فقدان الحرارة وبالتالي ، يتم تقليل فقد الطاقة. يمكن أيضًا تقليل فقد الطاقة باستخدام تصفيح أرق بمحتوى منخفض جدًا من الكربون أو حديد ناعم وأسلاك ذات مقاطع عرضية أكبر.

التيارات الدوامة في بلاطة مع تصفيح وبدون الخروج
تيارات إيدي في بلاطة مع التصفيح وبدون الخروج ، ائتمان الصورة - شيتفورنوتيارات إيدي الأساسية مغلفة 2CC0 1.0

هذه تجربة مباشرة حيث يمكننا ملاحظة التخميد الكهرومغناطيسي.

أنبوبان أسطوانيان رفيعان مجوفان لهما نفس الاتجاهات الهندسية ولكن أحدهما مصنوع من الألمنيوم والآخر من الأنابيب البلاستيكية يتم تثبيتها عموديًا. يتم إسقاط مغناطيس أسطواني بقطر أقل بقليل من قطر الأسطوانة عبر كلا الأنبوبين بطريقة لا تلامس الجدران الداخلية للأنابيب الأسطوانية. يستغرق المغناطيس الذي يسقط عبر الأنبوب PVC نفس الوقت ليخرج من الأنبوب كما قد يستغرقه إذا سقط من نفس الارتفاع بدون أي أنبوب. يستغرق المغناطيس الموجود في أنبوب الألمنيوم وقتًا أطول نسبيًا للخروج من الأنبوب.

ويرجع ذلك إلى التيارات الدوامة التي يتم إنتاجها في أنبوب الألمنيوم والتي تعارض التدفق المغناطيسي المتغير عندما يتحرك المغناطيس عبر أنبوب الألمنيوم. نظرًا لأن PVC هو عازل ، فلا تتشكل فيه تيارات دوامة. تُعرف هذه الظاهرة التي تؤدي فيها قوة التثبيط بسبب التيارات الدوامة إلى تقييد حركة الجسم باسم التخميد الكهرومغناطيسي.

تطبيقات التيارات الدوامة

على الرغم من أن التيارات الدوامة غير مرغوب فيها في بعض التطبيقات ، إلا أن هناك العديد من التطبيقات التي تعتبر التيارات الدوامة ضرورية لعملهم. بعضها عبارة عن مكابح مغناطيسية في القطارات ، والتخميد الكهرومغناطيسي ، وفرن الحث ، وعدادات الطاقة الكهربائية ، والتحليق ، وتحديد المعادن ، واستشعار الاهتزاز والموضع ، والاختبار الإنشائي ، وما إلى ذلك ، وقد تم شرح بعضها بالتفصيل على النحو التالي:

  • الكبح المغناطيسي في القطارات: كما نعلم أن القطارات ثقيلة جدًا ويمكنها التحرك بسرعات كبيرة ، لذلك يجب أن يكون نظام الفرملة في القطارات قويًا وسلسًا للغاية. التيارات إيدي تجعل هذا ممكنا. قوي مغناطيسات كهربائية يمكن أن يستحث التيارات الدوامة في القضبان. نظرًا لعدم وجود احتكاك حيث لا توجد روابط ميكانيكية ؛ ومن ثم ، يصبح نظام الكبح سلسًا للغاية. لكن هذا التطبيق يستخدم في بعض القطارات التي تعمل بالكهرباء فقط.
  • فرن الحث: يستخدم لصهر الحديد والصلب والنحاس والألمنيوم والمعادن النفيسة الأخرى لأغراض اللحام أو إعادة التشكيل أو لصنع السبائك. في فرن الحث ، ينتج تيار الدوامة درجات حرارة عالية جدًا مناسبة بما يكفي لإذابة المعادن.
  • التخميد الكهرومغناطيسي: يستفيد عدد قليل من أدوات القياس مثل الجلفانومتر من تأثير التيارات الدوامة في معارضة الحركة. لديهم نواة ثابتة تتكون من مادة غير مغناطيسية ولكنها معدنية تتولد فيها التيارات الدوامة عندما يتأرجح الملف ، والذي بدوره يعارض حركة الملف ويجعله يستقر بسرعة.
  • التأثيرات البغيضة والارتفاع: عند تطبيق مجال مغناطيسي متغير ، فإنه يستحث التيارات الدوامة التي تظهر سلوك تنافر شبه مغناطيسي بسبب تعرض المعدن أو أي مادة موصلة لقوة تنافر.

لمزيد من المعلومات حول تطبيق إيدي الحالي ، يمكنك قراءة المقالة على اختبار التيار الدوامة, مستشعر التيار الدوامة و الفرامل الحالية الدوامة.

انتقل إلى الأعلى