Замовлення екскурсій: (050) 303-89-80
Замовлення групових майстер-класів, курси для дітей з робототехніки, програмування та 3D-моделювання: (073) 073-11-00
Графік роботи: вівторок-неділя з 10:00 до 18:00, понеділок вихідний
Facebook Instagram Telegram-канал     

СТРУМИ ФУКО


Ви, напевно, знаєте, що речовини проводять електричний струм по-різному. Їх ділять на провідники й непровідники. У НЦ «ЛандауЦентр» є два експонати, присвячених демонстрації виникнення вихрових струмів. Одними з кращих провідників електрики є мідь й алюміній. Робити експерименти з цими металами можете завдяки експонату «Токи Фуко». Він демонструє виникнення вихрових струмів у провідниках під дією змінного магнітного поля, а також взаємодію цих потоків з магнітами, що викликали струми Фуко.
В експонатах розміщуються постійні магніти. Магнітне поле стає змінним вже після руху магнітів або руху пластин. Магнітне поле постійних магнітів взаємодіє з тим полем, яке виникає під час взаємодії вихрових струмів. За правилом Ленца, індукційний струм завжди має такий напрямок, що він послаблює дію причини, яка збудила цей струм. Оскільки причина виникнення струму — це рух металу, то взаємодія полів повинна гальмувати цей рух.

Струми Фуко

Нескладно побачити різницю між провідниками й непровідниками. Якщо провідник помістити в змінне магнітне поле, то воно створить струми, які обертаються і відчувають опір, завдяки цьому наші пластини сповільнюють рух, коли проходять крізь змінне магнітне поле.

В одному з експонатів, присвяченому вихровим струмам, потрібно взяти пластини з алюмінію, міді й пластмаси. Кидайте їх по черзі вертикально в щілину між магнітами й спостерігайте за процесом. Посмикайте алюмінієву й мідну пластини вгору і вниз. Можна помітити різницю між пластинами: цілісна алюмінієва пластина й алюмінієва пластина з прорізами. Зауважте, що алюмінієва пластина з прорізами гальмується менше. Це викликано тим, що в прорізах струм не протікає. Експонат має чотири пари магнітів, які створюють змінне магнітне поле. Вихрові струми не протікають визначеними шляхами в проводах, а замикаючись в провіднику утворюють вихрові контури. Чим швидше змінюється магнітний потік, тим сильніші вихрові струми. Оскільки магніти постійні, то поле магнітів стає змінним для інших рухомих провідників.

IMG_9583

Другий експонат також демонструє виникнення струмів Фуко. На столі розташовані дві мідні пластини, одна з них має надрізи. У ній вихрові струми розриваються, явище слабшає. Магнітне поле на пластину з прорізами чинить меншу гальмівну дію, ніж на суцільну пластину, оскільки прорізи в пластині частково перешкоджають протіканню в ній вихрових струмів Фуко.

Вивчення вихрових струмів почалося в ХХ столітті. Французький фізик Домінік Франсуа Жан Араго в 1824 році виявив наявність вихрових струмів у мідному диску, який перебував на осі під магнітною стрілкою, котра оберталася. Ретельніше дослідженнями зайнявся Леон Фуко, на честь якого було названо це наукове відкриття. Фуко також першим вивчив явище нагрівання металевих тіл, що обертаються в магнітному полі, вихровими струмами.

Дія струмів Фуко застосовується в електричних пристроях, приладах, машинах. Металеві деталі здатні іноді переміщатися, перебуваючи в магнітному полі. Корисну дію вихрові струми надають під час індукційної плавки металів. Для цього тигель з металом поміщають у магнітне поле, яке своїм впливом індукує вихрові струми, що розплавляють метал, але тигель залишається холодним. У технологічних операціях, наприклад, під час виготовлення вакуумних приладів і пристроїв з балона необхідно ретельно відкачати повітря й інші гази. У металевої арматури, що розташовується всередині балона, є залишки газу, які можна видалити тільки після заварювання балона. Для повного знегажування арматури вакуумний прилад переносять у поле високочастотного генератора, у результаті дії вихрових струмів арматура нагрівається до сотень градусів, залишки газу при цьому нейтралізуються. За допомогою струмів Фуко проводять перевірки структури різних матеріалів на дефектоскопах. Також на основі використання вихрових струмів виготовляють металошукач.

Теги: Струми Фуко, Токи Фуко

Музей цікавої інтерактивної науки та наукових відкриттів у Харкові.
Навчальний центр ЛандауЦентр, пл. Свободи, 6, Харків (північний корпус ХНУ імені В. Н. Каразіна)