Токи Фуко

Токи Фуко – это индукционные токи, возникающие в массивных проводниках. Для таких проводников сопротивление Rбудет мало, и по этому индукционные токи (I_i = ε_i/R) достигают большой величины. Их можно использовать для нагревания и плавления металлических заготовок, демпфирования подвижных частей электроприборов.

Токи Фуко могут приводить и к нежелательным явлениям – нагреву сердечников трансформаторов, электродвигателей и т. д. Поэтому сопротивление массивного проводника увеличивают, набирая его в виде отдельных пластин, и тем самым уменьшают нагрев проводников.

Нужно также отметить, что возникновение индукционного тока при пропускании по проводнику переменного тока приводит к перераспределению суммарного тока по сечению проводника, а именно он вытесняется на поверхность проводника (скин-эффект).

Явление скин-эффекта наиболее заметно в СВЧ-диапазоне (диапазон сверх высоких частот ν ~ 10¹⁰ Гц), в этом случае переменный ток течет в слое малой толщины в близи поверхности проводника.

Рис. 10.3

Дадим краткое объяснение этому явлению. Рассмотрим текущий по проводнику переменный ток проводимости в тот момент времени, когда вектор напряженности внешнего электрического поля направлен вверх, а сила тока и соответственно вектор магнитной индукции возрастают по модулю (рис. 10.3). Согласно первому уравнению Максвелла переменное магнитное поле создает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле. Направление линий этого поля показано на рис. 10.3. Как видно из рисунка, около осевой линии проводника в его центральной части линии и направлены в противоположные стороны, а в близи поверхности проводника – в одну сторону. Это и приводит к ослаблению плотности тока в центральной части и его возрастанию около поверхности проводника.