渦電流

渦電流是法國物理學家J.B.L.傅科發現的，所以，也叫做傅科電流。對於大塊的良導電體，由於電阻很小，渦電流強度可以很大。

它是這樣來描述的：當大塊導體放在變化著的磁場中或相對於磁場運動時，在這塊導體中也會出現感應電流。由於導體內部處處可以構成迴路，任意迴路所包圍面積的磁通量都在變化，因此，這種電流在導體內自行閉合，形成渦旋狀，故稱為渦電流，以“i渦”表示。

渦電流在金屬塊內流動時，釋放出大量的焦耳熱。用交流線圈激發交變磁場，使放置在交變磁場中的金屬塊內產生渦電流而被加熱，這叫做感應加熱，它是感應電爐所依據的原理，用於加熱、熔化及冶鍊金屬。感應加熱的獨特優點是無接觸，可在真空容器內加熱，因而可用於提純半導體材料等工藝中。

在變壓器、交流電機等交流設備的鐵芯中，線圈中交變電流所引起的渦電流導致能量損耗，叫做渦流損耗。渦流發熱對電器是有害的，故鐵芯常用互相絕緣的薄片（薄片平面與磁力線平行）或細條（細條方向與磁力線平行）疊合而成，以減小渦流損耗。在無線電技術中、高頻率範圍內，常用鐵粉或軟磁性鐵氧體作磁芯。交變磁場在鐵芯中引起渦電流時，如果渦電流所產生的交變磁場可以略去不計，則鐵芯內每單位體積的平均渦流損耗功率pe與頻率f的二次方、磁感應強度極大值B渦電流的二次方以及薄片的厚度t（或導線的半徑r）的二次方均成正比。其計算公式（用國際單位制）為

其中ρ為電阻率。可見使用薄片或細條以及使用電阻率較大的材料可使渦流損耗大大降低。

當渦電流所產生的交變磁場不可忽略時，應考慮渦電流所引起的趨膚效應。

金屬塊中的渦電流將受到磁場的作用力。當金屬塊相對於磁場運動時，渦電流所受磁力總是反抗相對運動，即產生阻尼作用，叫做電磁阻尼，常用於製造電磁阻尼器及電磁製動器。在一些電磁儀錶中，利用線圈的鋁製框架中渦流的阻尼作用，使線圈較快地穩定在平衡位置上。在千瓦時計（即電度表）中，利用制動磁鐵在鋁盤中引起渦流，產生阻尼作用，以穩定轉動線圈的轉速。根據同一原理，當磁場旋轉時，置於旋轉磁場中的閉合導線或金屬導體產生渦電流，所受的磁力反抗相對運動，從而跟隨磁場旋轉，但轉速較旋轉磁場略小。這就是感應式非同步電動機的運轉和磁式轉速計測轉速所依據的原理。在感應式繼電器中，則用交變磁場在金屬片中產生渦電流受另一交變磁場的磁力，以驅動金屬片的運動。

在金屬圓柱體上繞一線圈，當線圈中通入交變電流時，金屬圓柱體便處在交變磁場中。由於金屬導體的電阻很小，渦電流很大，所以熱效應極為顯著，可以用於金屬材料的加熱和冶鍊。

理論分析表明，渦電流強度與交變電流的頻率成正比，渦電流產生的焦耳熱則與交變電流的平方成正比，因此，採用高頻交流電就可以在金屬圓柱體內彙集成強大的渦流，釋放出大量的焦耳熱，最後使金屬自身熔化。這就是高頻感應爐的原理。

另一方面，導體中發生渦電流，也有有害的方面。在許多電磁設備中常有大塊的金屬部件，渦電流可使鐵芯發熱，浪費電能，這就是渦流耗損。

(1)電磁阻尼渦電流還可以起到阻尼作用。利用磁場對金屬板的這種阻尼作用，可製成各種電動阻尼器，例如磁電式電錶中或電氣機車的電磁製動器中的阻尼裝置，就是應用渦電流實現其阻尼作用的。

(2)電磁驅動這是對"電磁阻尼作用起著阻礙相對運動"的另一種形式的應用。感應式非同步電動機就利用了這一基本原理。