Foucault áramok

(örvényáramok). Ha valamely tetszésszerinti alaku vezetőn áthaladó mágneses indukcióvonalak száma, vagy az indukcióvonalak s a vezetőnek relativ helyzete változik, akkor a vezetőben elektromos mennyiségek indulnak mozgásnak, azaz elektromos áramok keletkeznek, melyek addig tartanak, mig az indukció-vonalak számának, illetőleg a relativ helyzetnek változása tart. Könnyen belátható, hogy szabálytalan alaku, egyáltalában nem lineáris vezetőben indukált áramoknak pályái, illetőleg a keletkező áramkörök alakja s relativ helyzete nem jellemezhető oly röviden, mint a lineáris (drótforma) vezetőkből alkotott vezetőkörökben indukált áramok.

Az elektromos mennyiségnek, elektromos áramnak, áramgörbéknek definicióit, valamint a lineáris áramkörökön szerzett kisérleti tapasztalásokat szem előtt tartva, a nem lineáris vezetőkben indulált áramokat következőképpen jellemezhetjük: 1. A mozgásnak induló elektromos mennyiségek zárt görbékben mozognak, tehát a vezetőben köráramok, áramörvények keletkeznek. 2. A vezető valamely P pontján bizonyos pillanatban áthaladó áramgörbe merőleges a P ponton ugyan e pillanatban áthaladó indukcióvonalra. Az indukált köráramok relativ helyzete, alakja tehát az indukció vonalak csoportosulásának s alakjának változásával pillanatról-pillanatra változik. 3. Bizonyos pillanatban létesült köráramok, illetőleg áramgörbék nem metszhetik egymást. 4. Az indukált köráramok pillanatnyi erőssége, egyenlő indukcióváltozásokat s különben egyenlő viszonyokat feltételezve, a vezető anyagának fajlagos vezetőképességével egyenesen arányos. 5. E köráramoknak a vezetőkben való jelenléte hőfejlődéssel jár, létesítésökre tehát munkát kell az indukció változást okozó rendszernek végeznie, miből az következik, hogy ez indukált köráramok az indukáló indukció változásokkal ellenkező jelü változásokat létesítenek. Ha az indukcióváltozás az indukcióvonalak számának növekedésében áll, akkor tehát az indukált áramok hatása csökkenti az indukáló mágnesmező erősségét, s megfordítva; ha pedig az indukcióvonalak s a vezető relativ helyzetének változásából, p. a vezető mozgásából erednek az indukált áramok, akkor az indukált áramok s a mágnesmező kölcsönhatásából származó erők fékezik a mozgást.

Valamely vezetőnek adott helyváltoztatása tehát több munkát igényel a mágneses térben mint a nem mágneses térben; E munkatöbblet egyenértékét a mozgó vezetőben hő alakjában nyerjük vissza (Lenz-féle törvény). Valamely erős elektromágnes mezejébe alkalmas állványba szerelt vörösrézhenger p. forgatás közben erősen melegszik, eléggé gyors forgatással elég erős mágneses mezőben izzásig hevíthető, mig a mágneses mezőn kivül hideg marad; könnyen meggyőződhetünk továbbá, hogy a forgatáshoz szükségelt munkakifejtés az első esetben tetemesen nagyobb. Valamely féminga, p. vörösrézből készült inga, mely a nemmágneses térben bizonyos elmozdítás után több percig lengésben marad, az erős mágneses mezőben alig egy két lengés után megállapodik nyugalmi helyzetében; a lengés alkalmával indukált áramok gyorsan fölemésztik a nyugalmi helyzetből kiemelt inga helyzeti energiáját. Amig tehát a nem mágneses térben lengő ingában felhalmozott energia a levegő ellenállásának, valamint a felfüggesztő elrendezésben érvényesülő ellenállások legyőzésére fordíttatik, addig a mágneses térben az imént említett energiafogyasztókhoz a lengés alkalmával indukált köráramok járulnak.

A nem lineáris vezetőkben indukált áramok fejezetéhez Foucault szolgáltatott alapvető elméleti és kisérleti tanulmányokat, ezért a nem lineáris vezetőkben indukált áramokról mint F.-ról szoktak beszélni. Az előbbiek szerint a nem lineáris vezetőben, ha az áthaladó indukcióvonalak száma, csoportosulása változik, a köráramok egész serege, számos áramörvény képződik, ezért szokták ez indukált áramokat örvényáramoknak (Wirbelströme, angolul: eddy-currents) nevezni. Az előző részben külömbséget tettünk nem lineáris vezetők s lineáris vezetők, illetőleg lineáris, drótforma vezetőkből képezett körök között. Ha azonban meggondoljuk azt, hogy a gyakorlatban szereplő drótvezetékek nem a szó szoros értelmében vett lineáris (egyméretü) vezetők, hanem véges keresztmetszetüek, könnyen beláthatjuk, hogy a drótkörökön s a drótokon áthaladó indukcióvonalak számának s csoportosulásának változása a drótkörökben ugyancsak örvényáramokat létesítenek, melyek a drótkörtől körülzárolt indukcióvonalak változásától indukált, a dróttengely mentén haladó áramokkal egyidejüleg létesülnek. Megjegyzendő továbbá, hogy a vezetékben haladó, valamely áramforrástól szolgáltatott elektromos áramok indukcióvonalakat létesítenek (ez indukcióvonalak az áramgörbékre láncszem módjára felfüzött zárt görbék), erősségüknek változása a vezetőkben indukcióváltozást, tehát örvényáramokat eredményez. A vezetőkben indukált örvényáramok s az indukáló mágnesrendszer között való kölcsönhatást a mágneses és elektromos mérőkészülékekben, a lengőalkatrészek lengéseinek csillapítására használják. Elektromos gépeinknek a mágneses mezőben mozgó vezető alkatrészeiben, a fegyverzetek vasvázaiban s vezetőiben, F. keletkeznek, melyek káros munkaveszteséget jelentenek, mennyiben a F. energiájával egyenértékü, nyomukban fejlődő hőnem hasznosítható, sőt azáltal, hogy a gép alkatrészeit fölhevíti, káros, s a gép munkabirását csökkenti. A gépekben tehát a F.-ok erősségének, illetőleg az ebből származó energiafogyasztás lehető csökkentésére kell törekednünk. Ezt p. oly módon érjük el, hogy a dinamogépek fegyverzeteinek magját nem tömörvasból, hanem az erővonalakra merőleges irányban egymásra helyezett, egymástól szigetelt (vékony papiros vagy oxydréteg) vaslemezekből vagy vasdrótkötegekből készítjük.

Forrás: Pallas Nagylexikon