渦流效應

渦流原理是誰

揚聲器阻抗理論推導文章中提到了渦流的概念，其主要是依靠法拉第電磁感應定律，當導體放置於交變磁場或者在固定磁場中運動時（揚聲器就是線圈在兩塊永久磁體構建的磁場中運動），導體內會產生感應電流，如果是塊狀導體，如下圖所示：

電流會在塊狀導體中閉合，形成一個“閉合電路”，這種渦流會產生熱量，當該導體塊本身的電阻率很小的時候，產生的渦流會很大，從而導致產生的熱量很高，這種渦流引起的現象有時候是有利的，有時候卻也是很危險的。

有利的方面就像之前揚聲器中，增加渦流現象，反而能提高揚聲器紙盆的頻響範圍，提高高頻訊號的強度，但是在日常生活中，我們隨處可見的高壓電，在電線杆上中轉的地方都會有“電壺”，這種“電壺”大多會採用導電率很低的材料，例如陶瓷等。

如上圖，當一根導線纏繞在一個導體上，並在線圈中通入交變電流，那麼線圈就會產生交變磁場，由於線圈中間的導體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合電路（如圖一），閉合電路中的磁通量在不斷髮生改變，所以在導體的圓周方向會產生感應電動勢和感應電流，電流的方向沿導體的圓周方向轉圈，就像一圈圈的漩渦，這種現象稱為渦流現象。

此時，一方面該導體外在表現會產生磁力，另一方面該導體會產生很大的熱量，而渦流大小與導體外周長以及交變磁場的頻率都有很高的關係，“電壺”上導體外周長，外層線圈的電流都非常大，因此，產生的渦流也會很強，這種情況就是不利的一面。

但是也有有利的方面，例如我們日常生活中的電磁爐，就是採用了磁場感應渦流加熱的原理，首先利用交變電流和線圈產生磁場，當磁場中的磁感線傳到鐵鍋鍋底時，會產生無數強大的小渦流，從而使得鐵鍋自身迅速發熱，然後就能加熱鍋內食物了。

在一些金屬冶煉行業，也會利用渦流，他們會使用陶瓷等製成坩堝，然後將金屬扔到裡面，坩堝周圍環繞線圈，通入高頻電流，藉此融化金屬。

這種加熱方式具備非接觸式加熱，加熱效率高，速度快，容易控制，提高加工精度，可以實現區域性加熱等優點，渦流的應用在也可以在金屬探測中，由於金屬會反射到探測線圈中，改變透過探測線圈電流的大小和相位，從而探知金屬物。

編輯：朕好萌

攝影：禺清