涡流的原理是什么？

涡流的原理：电磁感应作用在导体内感生的电流。

涡流是涡电流的简称，迅速变化的磁场在整块导体（包括半导体）内引起的感生电流，其流动的路线呈漩涡形，这就是涡流。磁场变化造快，感生电动势就越大，因而涡流也就越强。涡流能使导体发热。

在磁场发生变化的装置中，往往把导体分成一组相互绝缘的薄片（缸电机、变压器的铁心）或一束细条（如感应圈铁心），以减低涡流强度，从而减少能量损耗。当需要产生高温时，又可利用涡流来取得热量，如高频电炉就是根据这一原理设计的。

涡流效应的利弊

由于电流的热效应，涡流会使导体发热，消耗能量，所以涡流有时是有害的。

例如，通过变压器、电动机和发电机中的交变电流磁场，会使铁心产生涡流，涡流是铁芯发热，这样就造成损耗（俗称铁损）并使设备产生热量，温度升高，绝缘材料容易老化，缩短变压器、电动机和发电机的使用寿命，甚至使他们损坏。

涡流在各种电机、变压器中是有害的，但也有可用之处，例如工厂冶炼合金时常常用的高频感应炉就是利用金属导体块中产生的涡流来熔化金属。电工测量仪表要求指针的摆动很快停下来，以便迅速读出读数（如电流表、电压表等）。

为达到此目的，电流表的线圈要绕在铝框上，当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动，铝框在磁场中转动时产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍她们的摆动，于是指针很快地稳定指到读书位置上，这便是涡流效应的应用——电磁阻尼作用。电气阻尼作用还常用于电气机车的电磁制动器中。

涡流，又称为傅科电流，是“涡电流”的简称。迅速变化的磁场在导体（包括半导体）内部引起的感应电流，其流动的路线呈涡旋形，就像一圈圈的漩涡，故称“涡流”。导体在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况同时出现，都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律，在导体中就产生感应电动势，从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡。导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。

导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题进行。

涡流损耗会使变压器和电机的效率降低。如果我们仔细观察发电机、电动机和变压器，就可以看到，它们的铁芯都不是整块金属，而是用许多薄的硅钢片叠合而成。为什么这样呢？ 原来，电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流会使铁芯大量发热，浪费大量的电能，效率很低，而且会危及线圈绝缘材料的寿命，严重时可使绝缘材料当即烧毁。为了减少发热，降低能耗，提高效率，交流电机、电器中，一般不用整块材料作铁芯，而是把铁芯材料首先轧制成很薄的板材，板材外面涂上绝缘材料，再把板材叠放在一起，形成铁芯。这样涡流被限制在狭窄的薄片之内，磁通穿过薄片的狭窄截面时，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，回路的电阻很大，涡流大为减弱。再由于这种薄片材料的电阻率大（硅钢的涡流损失只有普通钢的1/5～1/4），从而使涡流损失大大降低。

但有时我们又要利用涡流。在需要产生高温时，又可利用涡流来取得热量，如高频电炉就是根据这一原理设计的。涡流流动情况可用电流密度描述，由于多数金属的电阻率很小，因此不大的感应电动势往往可以在整块金属内部激起强大的涡流。当一个铁芯线圈通过交变电流时在铁芯内部激起涡流，它和普通电流一样要放出焦耳热。利用涡流的热效应进行加热的方法叫做感应加热。冶炼金属用的高频感应炉就是感应加热的一个重要例子。当线圈通入高频交变电流时，在线圈中的坩埚里的被冶炼金属内出现强大的涡流，它所产生的热量可使金属很快熔化。这种冶炼方法的最大优点之一，就是冶炼所需的热量直接来自被冶炼金属本身，因此可达极高的温度并有快速和高效的特点。此外，这种冶炼方法易于控制温度，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢等。

另一方面，利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备，或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。

涡流还可以应用于生活。电磁炉就是涡流在生活中的应用。电磁炉是一种安全、卫生、高效节能的炊具，是“现代厨房的标志”之一。

迅速变化的磁场在导体（包括半导体）内引起的感应电流，其流动的路线呈涡旋形，故称涡流。

磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流越强。原理是由于电磁感应情况下的洛伦兹力或感应电场力在金属内部引起的感应电流。

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