Unterschied zwischen Wirbelstrom und induziertem Strom

Hauptunterschied - Wirbelstrom vs. Induktionsstrom

Wirbelstrom und induzierter Strom beziehen sich auf Ströme, die sich auf einem Leiter infolge eines sich ändernden Magnetfelds bilden. Das Hauptunterschied zwischen Wirbelstrom und induziertem Strom ist das Der induzierte Strom bezieht sich auf Ströme, die in einem geschlossenen Stromkreis in Drahtwicklungen fließen wohingegen Wirbelstrom bezieht sich auf Stromschleifen, die aufgrund von elektromagnetischer Induktion in Teilen größerer Leiter fließen.

Was ist induzierter Strom?

Gemäß Faradays Gesetz, Immer wenn sich der magnetische Fluss durch einen Leiter ändert, wird im Leiter ein EMF induziert. Gemäß Lenz's Gesetz, das Richtung der induzierten EMK widersetzt sich der Änderung des magnetischen Flusses, die sie verursacht. Wenn der magnetische Fluss durch gegeben ist , dann nach dem Faraday'schen Gesetz der EMF induziert  ist gegeben durch

Der induzierte EMF ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses. Das negative Vorzeichen in der Formel zeigt lediglich an, dass diese EMF der Änderung des Flusses, die sie verursacht hat, entgegenwirkt. Dies ist der Mechanismus, der beide produziert induzierte Ströme und Wirbelströme in Dirigenten. In diesem Sinne handelt es sich also um "induzierte" Ströme. Die Terminologie wird jedoch häufig verwendet, um zwischen dem in einer Spule erzeugten Nutzstrom (dies wird als induzierter Strom bezeichnet) und dem in größeren Metallen erzeugten Strom zu unterscheiden, beispielsweise im "Kern" eines Elektromagneten / Körpers eines Metalls (dies wird als "Strom" bezeichnet) Wirbelstrom). Zum Beispiel betrachten wir die Differenz zwischen Wirbelstrom und induziertem Strom in einem Transformator.

Das Bild unten zeigt einen Transformator. Die Spule links ist mit Wechselstrom versorgt. Der Strom erzeugt ein Magnetfeld innerhalb der Spule, und da sich der Strom ständig in seine Richtung umkehrt, ändert sich auch der magnetische Fluss innerhalb der Spule immer. Der "Transformatorkern" ist ein Leiter, dessen Funktion darin besteht, den Magnetfeld zur Spule rechts. Der Kern ist nicht direkt an die Stromversorgung angeschlossen. Über diese Spule ändert sich der magnetische Fluss, und gemäß dem Faraday'schen Gesetz wird auch in dieser Spule ein Strom induziert. Wir können diesen Strom an eine Schaltung anschließen und diesen Strom für die Arbeit verwenden. Dieser Strom, der in der zweiten Spule induziert wird, wird als "induzierter Strom" bezeichnet..

Ein Transformator

Beachten Sie, dass sich auch der magnetische Fluss durch den Transformatorkern ändert. Da der Kern aus einem Leiter besteht, wird auch im Kern ein Strom induziert. Dieser Strom fließt in „Schleifen“ (siehe Abbildung unten) und wird daher als „Wirbelströme“ bezeichnet. Wir können diesen Strom nicht nutzen, und dieser Strom nimmt dem ursprünglichen Strom einen Teil der Energie ab und leitet diese Energie in Form von Wärme ab. Daher sind Transformatorkerne normalerweise „laminiert„-I.e. Abgeschnitten durch Hinzufügen von Isolierschichten, um die Wirbelströme zu reduzieren. Dies ist auch auf dem Bild unten zu sehen:

Wirbelströme fließen im Kern (oben) und wie die Laminierung den Fluss der Wirbelströme einschränkt (unten).

Was ist Wirbelstrom?

Wie zuvor erwähnt, beziehen sich Wirbelströme auf Stromschleifen, die in den Körpern großer Leiter induziert werden. Im Beispiel eines Transformators leiten Wirbelströme Energie in Form von Wärme ab, so dass sie unerwünscht sind. Es gibt jedoch Situationen, in denen Wirbelströme ebenfalls nützlich sind. Wir werden uns einige ansehen Beispiele für die Verwendung von Wirbelströmen unten.

Metalldetektoren: In Metalldetektoren erzeugt ein in einer Spule im Detektor fließender Wechselstrom ein Magnetfeld mit einem sich ändernden Magnetfluss. Wenn der Metalldetektor über einem Stück Metall schwebt, fließen Wirbelströme im Metall. Diese Wirbelströme erzeugen ein eigenes Magnetfeld, und der Metalldetektor kann dieses Magnetfeld erfassen.

Eine Person, die einen Metalldetektor verwendet, um am Strand begrabene Metallobjekte zu erkennen.

Induktionsheizer: Wirbelströme können Energie in Form von Wärme ableiten. In Induktionsheizgeräten wird die abgeführte Energie zum Erhitzen von Stoffen verwendet. Induktionskocher verwenden ebenfalls das gleiche Prinzip. Das folgende Video zeigt, wie ein Induktionsheizkörper zum Erwärmen einer Eisenstange verwendet wird:

Unterschied zwischen Wirbelstrom und induziertem Strom

Definition:

Wirbelströme beziehen sich auf Schleifenströme, die in großen Leiterkörpern infolge eines sich ändernden Magnetfelds induziert werden. 

Induzierte Ströme bezieht sich typischerweise auf Ströme, die in Spulen induziert werden, die an einen geschlossenen Stromkreis angeschlossen sind.

Nützlichkeit:

Induzierte Ströme sind in Transformatoren nützlich.

Wirbelströme sind unerwünscht, da sie Energie in Form von Wärme abführen. Sie sind jedoch in bestimmten Situationen nützlich, beispielsweise in Metalldetektoren und Induktionsheizungen.

Bildhöflichkeit:

„Idealisierter einphasiger Transformator, der auch den Weg des magnetischen Flusses durch den Kern zeigt.“ Von BillC in en.wikipedia (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Laminering av transformatorkärna" von Svjo (Eigenes Werk) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons

"Hopeful / Patient" von PROMichael Coghlan (Eigene Arbeit) [CC BY-SA 2.0], über flickr