涡流是法国物理学家谁发现的(涡流探伤仪)

一、涡流的产生和特点

1.涡流的产生

实际上，涡流是电磁感应的一种特殊现象。当导体处于变化磁场中或在非均匀磁场中运动时，导体可以等效为许多闭合电路。当通过这些闭合回路的磁通量发生变化时，这些闭合回路中就会产生感应电流，即导体中会产生涡流，如图所示。

2.涡流特性

(1)磁场变化越快(△B/△t)，导体的截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流越大。

(2)涡流是整个导体的电磁感应现象，也遵循电磁感应规律。

3.两例涡流。

(1)将块状金属置于变化的磁场中；

(2)大块金属进出磁场或在不均匀的磁场中运动。

4.涡流产生时的能量转换。

有了涡电流现象，其他形式的能量转化为电能，最终转化为金属块中的内能。

(1)如果将金属块放在变化的磁场中，磁场可以转化为电能，最终转化为内能。

(2)如果金属块进出磁场或在非均匀磁场中运动，金属块的机械能会因克服安培力而转化为电能，最终转化为内能。

二、涡流的预防及应用

1.涡流的危害

在各种电机和变压器中，涡流是非常有害的。首先，会使铁芯温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会导致材料报废。其次，涡流加热消耗了额外的能量，降低了电机和变压器的效率。

2.涡流的预防

(1)增加铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。

当电流在金属块中形成闭合回路(产生涡流)时，由于整个金属块的电阻很低，涡流往往很强，金属块的加热功率很高。

(2)用相互绝缘的硅钢片制成的铁芯代替整片硅钢。一方面，硅钢片的电阻率比普通钢大，减少了损耗；另一方面，每层硅钢片都是绝缘的，阻挡了涡流的通过，进一步降低了涡流的发热。

3.涡流的应用

(1)真空熔炼炉

冶炼合金用的真空熔炼炉，炉外有线圈，通过线圈中电流的反复变化，在炉内金属中产生涡流。涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度。利用涡流熔炼金属的好处是整个过程可以在真空中进行，这样就可以防止空气体中的杂质进入金属中而得以熔炼。为了快速熔化金属，线圈中通入高频交流电，电流变化快，磁场变化快。根据电磁感应定律，感应电动势大，涡流强。

(2)探雷器

探测地雷的探雷器是靠涡流工作的。探雷器的长柄线圈中充有变化的电流，可以在其周围产生变化的磁场。埋在地下的金属物体由于电磁感应形成涡流，涡流磁场反过来作用于线圈，使仪器报警。

机场、车站、重要场所的防盗门和探测器，以及工作人员手中的，也是利用类似于探雷器的电磁感应原理，对仪器进行报警，从而检测出入人员携带的金属物品。

涡流探雷器的应用

这种探雷器可用于探测带有金属外壳或大型金属部件的地雷。

[扩展]

1.电磁炉的工作原理

电磁炉台面下盖着线圈。施加高频交流电时，台面与铁锅之间产生交变磁场。磁感应线穿过锅体，产生感应电流——涡流，在金属锅体内产生热效应，从而达到加热烹饪食物的目的。

2.高频感应炉熔炼金属是利用高频交流电，通过线圈在装在熔炼炉中的金属中产生强烈的涡流，从而产生大量的热量来熔化金属。

3.焊接原理

当线圈高频交流时，待焊接的金属工件中会产生感应电流。由于焊缝处接触电阻大，会释放出大量的焦耳热，导致温度升得很高，将金属熔化焊接在一起。

[实践]

1.如图，是用涡流金属探测仪探测地下金属物体的示意图。下列说法正确的是()

A.检测器中的检测线圈将产生交变磁场。

探测器只能探测到磁性金属物体。

C.探测到地下的金属物体，是因为探头中产生了涡流。

D.探测地下金属物体是因为在金属物体中产生涡流。

2.如图，是新一代灶具——电磁炉，具有无烟、无明火、无有害气体、无微波辐射、高效节能等优点。电磁炉利用电流通过线圈产生磁场。当磁场的磁感应线穿过含铁的锅底时，会产生无数细小的涡流，使锅本身高速发热，进而加热锅内的食物。下列说法正确的是()

A.锅里的涡流是由恒定磁场产生的。

B.锅内的涡流是由变化的磁场产生的。

C.恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好。

D.增加磁场变化的频率可以提高电磁炉的加热效果。

3.如图，在线圈上端放置一个装满冷水的金属杯，现在接通交流电源。几分钟后，杯子里的水沸腾了。为了缩短上述加热时间，以下措施是可行的()

A.增加线圈的匝数

B.增加交流电源的频率

C.用瓷杯代替金属杯

D.从线圈上取下铁芯。