穿过导体板的磁通变化时

涡流

●磁铁沿着圆形铝板的边缘移动

涡流与磁场之间产生的电磁力

金属薄圆板

●导线通过交流电流时

趋肤效应

注：通过本课的学习，了解交流电流的电磁感应对电路产生的影响。

[1]涡流损耗

涡流损耗为

P_e为在铁心外缠绕的线圈中有励磁

电流通过时就会产生涡流损耗（W）

B_m为线圈的最大磁通密度（T）

f为励磁电流的频率（Hz）

ρ为电阻率（Ω·m）

单位体积的涡流损耗P_e（W/m³）为

P_e=kd²B²_mf²

d为铁心的厚度（m）

k为涡流系数，由铁心的电阻率、尺度以及形状等决定

[2]趋肤效应

交流电流只在导线的表面通过，电流

进入导体面的深度δ（m）为

ω为角频率（rad/s）

μ为磁导率（H/m）

κ为电导率（S/m）(www.daowen.com)

涡流

磁铁靠近导体板时，穿过导体板的磁通随着时间在不断地变化，因而在导体板内产生了感应电动势，导体中磁通通过的同心圆内也就有感应电流的流动，该电流被称为涡流。

在外围有线圈缠绕的铁心上，当给其线圈流过随时间变化的励磁电流时，通过铁心的磁通随时间的变化也会产生涡流。由于铁心均有电阻存在，其内部的涡流流动时就有焦耳热的产生，该热量使得铁心的温度升高，同时也会导致能量的损失。电机中的铁心都是采用强磁性体的铁制成的，在使用过程中，必然会有涡流损耗产生。为了减少这种涡流损耗，采用薄的绝缘钢板沿磁通的方向叠层在一起，制成叠层钢片（硅钢片）的铁心，以减小铁心中涡流，从而减少铁心的涡流损耗。

涡流损耗与励磁电流频率的二次方成正比，商用电流变换器的电流频率大多在20～25kHz的范围内。因此，利用涡流能够产生焦耳热的特性给电磁炉提供励磁高频电流，以提高炉具焦耳热产生的效率。

金属薄圆板

一个可以以中心轴自由转动的圆板，很薄的金属铝圆板。当磁铁沿着圆板的边缘移动时，铝圆板也会随着磁铁的移动而转动。这个现象是由于磁铁的移动，使磁通产生了变化，因而产生了涡流与磁极间的磁场之间产生了电磁力，从而引起了圆板随着磁极移动的方向旋转。

产生的涡流的方向由弗莱明右手定律加以判定，磁铁通过涡流对圆板的作用力的方向由弗莱明左手定律加以判定。

趋肤效应

当导线中有电流流过时，直流电流在导线的横截面中均匀地分布而流过，但交流电流只集中在导线表面附近流动，这种现象称为趋肤效应。这种现象可以认为是将导线中流过的电流作为线电流的集中来考虑，由于线电流与磁通交链的比例，导线中心部分要比导线表面处的多，阻碍电流变化而产生的反向电动势变大，导线中心部分中电流难以流动。

当导线中通过的电流为交流电流时，随着电流频率的增加，导线断面周边区域的电流密度也会增大。导线断面周边区域的电流密度的增加的程度通常采用导线表面电流的深度δ（m）来表示。对于铜线来说，当电流频率为60Hz时的δ=8.53mm；1kHz时的δ=2.99mm；1MHz时的δ=66μm；1GHz时的δ=2.09μm。因此，高频波通过导体时，电流只能在导体表面流动。正是由于这个原因，在高频输电线中，多采用空心导体或细导线来传输电流，以增大导体有效传输电流的表面积，有效降低线路的电阻。

例题1

在下面一段内容的空格处填入正确的术语。

如图所示，由硅钢片叠成的电机的铁心。当频率和磁通密度一定时，硅钢片由厚变薄时，损耗几乎不变，损耗。如果增加硅钢片的厚度会增加。

【例题1解】

（A）磁滞损耗 （B）涡流

（C）减小 （D）铁损

例题2

在下面一段内容的空格处填入正确的术语。

架空输电线路的线路参数主要包括电阻、电感和电容等。导体的电阻由导体的材料、截面面积的大小及长度决定。同时，当升高时，其大小也会有一定程度的增加。并且，由于交流电流的效应，导线的阻值也比通过直流电流时的阻值要大。由于这个原因，输电电压为275kV以上的输电线路采用作为线路的传输导线。

线路电感和电容大小，是由输电线路的长度、粗细以及导线的决定的。

【例题2解】

（A）温度 （B）趋肤

（C）多股导线 （D）配置