фуко токи

ФУКО ТОКИ - электрич. токи в сплошных проводящих телах, возникающие при изменении магн. поля во времени или при движении тел в неоднородном магн. поле. Названы по имени Ж. Б. Л. Фуко (J. В. L. Foucault), к-рый в 1855 обнаружил нагревание ферромагн. сердечников и др. ме-таллич. тел в перем. магн. поле и объяснил этот эффект возбуждением индукц. токов. На основании законов электромагнитной индукции он оценил приближённо структуру этих токов и предложил способ снижения потерь эл--магн. энергии в магнитопроводах, заключающийся в изготовлении их в виде пакетов тонких пластин или проволок, изолированных друг от друга.

Распределения Ф. т. обладают нек-рыми универсальными свойствами, одним из них является "вытеснение" Ф. т. (и сопряжённых с ними полей) из толщи проводника и их локализация в приповерхностном слое (скин-слое), характерная толщина к-рого 5 связана с циклич. частотой гар-монич. процесса w (для достаточно малых w) соотношением

где m и s-магн. проницаемость и проводимость среды, m₀ - магн. постоянная, a-безразмерный коэф. порядка единицы, зависящий от формы поверхности проводника (для плоской границы a= 1) (подробнее см. Скин-эффект )."Вытеснение" Ф. т. приводит к уменьшению эфф. сечения магнито- и электропроводов, особенно в диапазоне высоких частот. Так, для медных проводников и частоты ~ 1 Гц толщина скин-слоя d=1см, а в УКВ-диапазоне (300- 30 МГц) d=3-10 мкм.

Примерами полезных приложений скин-эффекта и теплового воздействия Ф. т. являются поверхностная закалка стальных деталей токами высокой частоты, очистка полупроводниковых материалов методом зонной плавки, приготовление пищи в магнетронных печках и т. д.

Значит. число техн. устройств, машин и приборов основано на действии сил Ампера (см. Ампера закон)на Ф. т. Если вдоль поверхности металлич. тела в скин-слое возбуждена бегущая волна Ф.т., то на них действует сила, увлекающая тело в направлении распространения волны. Величина силы зависит от скорости тела u-сначала сила нарастает с ростом u, достигает максимума, а затем уменьшается до нуля при стремлении u к фазовой скорости волны u_ф. На действии этой силы основано устройство асинхронных электродвигателей (ротором к-рых является сплошной металлич. цилиндр, а обмотки статора создают "вращающееся" магн. поле), движители поездов на "магн. подушке", эл--магн. пушки.

В перем. неоднородных синфазных магн. полях (напр., в поле витка с перем. током) на Ф.т. также действуют усреднённые по периоду колебаний силы. На тела, размеры к-рых l меньше или порядка масштаба неоднородности магн. поля L, действует выталкивающая сила, что используется для эл--магн. подвески тел. Когда l>>L, на Ф.т. действует сила в направлении сообщённой телу скорости u при условии u<wL. На этом эффекте основано действие электродвигателей с однофазными силовыми обмотками статора (направление вращения задаётся спец. пусковыми обмотками).

При движении проводящих тел в неоднородном постоянном магн. поле на Ф.т. действует сила, аналогичная вязкому трению, т.е. направленная против скорости движения и пропорц. ей по величине (для достаточно малых скоростей). Это свойство Ф. т. используют в бытовых счётчиках электроэнергии, в измерит. приборах для демпфирования стрелок.

Обычно термин Ф.т. относят только к твердотельным проводникам. Индукц. токи в проводящих жидкостях, газах и плазме имеют как общие с Ф. т. свойства, так и существенно отличающиеся (см., напр., Магнитная гидродинамика). Г. В. Пермитин.

   <<      Предметный указатель      >>