กระแสเอ็ดดี้

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปยังการนำทาง ไปยังการค้นหา

กระแสเอ็ดดี้ (อังกฤษ: Eddy current) (หรือบางทีก็เรียกว่ากระแส Foucault[1]) เป็นการไหลวนเป็นหลายวงรอบของกระแสไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำขึ้นภายในตัวนำโดยการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กในตัวนำนั้นตามกฎของการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ กระแสเอ็ดดี้จะไหลเป็นวงรอบปิดภายในตัวนำในระนาบที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก กระแสเหล่านี้สามารถถูกเหนี่ยวนำให้เกิดภายในตัวนำที่ติดนิ่งอยู่ในบริเวณใกล้เคียงโดยสนามแม่เหล็กที่แปรเปลี่ยนตามเวลาที่สร้างขึ้นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าหรือหม้อแปลงกระแสสลับ (ตัวอย่าง) หรือโดยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างแม่เหล็กและตัวนำที่อยู่บริเวณใกล้เคียง ขนาดของกระแสในวงรอบหนึ่งจะเป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามแม่เหล็ก, พื้นที่ของวงรอบ, และอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์, และสัดส่วนที่แปรผกผันกับคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุ

ตามกฎของเลนซ์ กระแสเอ็ดดี้จะสร้างสนามแม่เหล็กสนามหนึ่งที่ตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กที่สร้างมันขึ้นมา กระแสเอ็ดดี้จึงกลับมาเป็นปฏิปักษ์กับแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กนั้น ยกตัวอย่างเช่นพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่อยู่บริเวณใกล้เคียงจะออกแรงลากแรงหนึ่งบนแม่เหล็กที่กำลังเคลื่อนที่เพื่อต่อต้านกับการเคลื่อนที่ของแม่เหล็ก แรงลากนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสเอ็ดดี้ที่ถูกเหนี่ยวนำในพื้นผิวโดยสนามแม่เหล็กที่กำลังเคลื่อนที่ ผลกระทบนี้จะถูกนำมาใช้ในตัวเบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้ที่ถูกใช้ในการหยุดการหมุนของเครื่องมือไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็วเมื่อเครื่องมือนั้นถูกถูกปิดกระแสไฟฟ้า กระแสที่ไหลผ่านความต้านทานของตัวนำยังกระจายพลังงานความร้อนในวัสดุอีกด้วย ดังนั้นกระแสเอ็ดดี้จึงเป็นแหล่งที่มาของการสูญเสียพลังงานในตัวเหนี่ยวนำ, หม้อแปลง, มอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ที่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) และเครื่องจักรกล AC อื่น ๆ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องมีการสร้างพิเศษให้กับอุปกรณ์เหล่านั้น เช่นการเคลือบแกนแม่เหล็กเพื่อลดกระแสเอ็ดดี้ กระแสเอ็ดดี้ยังถูกใช้อีกด้วยในการให้ความร้อนวัตถุในเตาเผาและอุปกรณ์ที่สร้างความร้อนโดยการเหนี่ยวนำ และในการตรวจสอบรอยแตกและตำหนิในชิ้นส่วนโลหะโดยใช้'เครื่องมือทดสอบกระแสเอ็ดดี้'

คำอธิบาย[แก้]

กระแสเอ็ดดี้ (I, red) ถูกเหนี่ยวนำขึ้นในแผ่นโลหะตัวนำ (C) เมื่อแผ่นโลหะเคลื่อนที่ไปทางขวาใต้แม่เหล็ก (N) สนามแม่เหล็ก (B, green) จะชี้ลงผ่านแผ่นโลหะ สนามที่เพิ่มขึ้นที่ขอบนำ (อังกฤษ: leading edge) ของแม่เหล็ก (ซ้าย) จะเหนี่ยวนำกระแสให้ไหลทวนเข็มนาฬิกา, ซึ่งโดย กฏของเลนซ์ จะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวมันเอง (left blue arrow) ชี้ขึ้นข้างบน, ซึ่งต้านกับสนามของแม่เหล็ก, เป็นการสร้างแรงหน่วง ในทำนองเดียวกัน ที่ขอบท้าย (อังกฤษ: trailing edge) ของแม่เหล็ก (ขวา), กระแสจะไหลตามเข็มนาฬิกาและสนามต้านจะชี้ลงล่างจะถูกสร้างขึ้น (right blue arrow) ซึ่งเป็นการสร้างแรงหน่วงเช่นกัน
การเบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้

แม่เหล็กจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสเป็นวงกลมบนแผ่นโลหะที่กำลังเคลื่อนที่ผ่านตัวมัน ดูแผนภาพที่ด้านขวา มันแสดงให้เห็นแผ่นโลหะ (C) ที่กำลังเคลื่อนที่ไปทางขวาใต้แม่เหล็กที่ติดอยู่กับที่ สนามแม่เหล็ก (B, green arrows) ของขั้วเหนือ N ของแม่เหล็กจะผ่านลงทะลุแผ่นโลหะ เนื่องจากแผ่นโลหะกำลังเคลื่อนที่ ฟลักซ์แม่เหล็ก ที่ผ่านแผ่นโลหะจะมีการเปลี่ยนแปลง ที่ส่วนของแผ่นภายใต้ขอบนำของแม่เหล็ก (ด้านซ้าย) สนามแม่เหล็กที่ผ่านแผ่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อมันเข้าใกล้แม่เหล็กมากขึ้น จาก กฎของการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ สิ่งนี้จะสร้าง สนามไฟฟ้า เป็นรูปวงกลมในแผ่นโลหะในทิศทางทวนเข็มนาฬิการอบเส้นสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้านี้จะก่อให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า (I, red) ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาในแผ่นโลหะ นี่คือกระแสเอ็ดดี้ ที่ขอบตามของแม่เหล็ก (ด้านขวา) สนามแม่เหล็กที่ผ่านแผ่นจะลดลง เป็นการเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสเอ็ดดี้วงที่สองในทิศทางตามเข็มนาฬิกาในแผ่นโลหะ

อีกวิธีหนึ่งที่จะเข้าใจในกระแสก็คือการที่จะเห็นว่า พาหะของประจุไฟฟ้า อิสระ (อิเล็กตรอน) ในแผ่นโลหะกำลังจะย้ายไปทางขวา ดังนั้นสนามแม่เหล็กจะออกแรงด้านข้างกับอิเล็กตรอนเนื่องจาก แรงลอเรนซ์ เนื่องจากความเร็ว v ของประจุไปทางขวาและสนามแม่เหล็ก B ชี้ลงด้านล่าง จาก กฎมือข้างขวา แรงลอเรนซ์บนประจุบวก F = Q(v × B) ไปทางด้านหลัง นี้ทำให้เกิดกระแส I ไปทางด้านหลังใต้แม่เหล็กซึ่งเป็นวงรอบผ่านส่วนของแผ่นนอกสนามแม่เหล็ก ตามเข็มนาฬิกาไปทางขวาและทวนเข็มนาฬิกาไปทางซ้าย ไปด้านหน้าของแม่เหล็กอีกครั้ง พาหะของประจุไฟฟ้า ที่เคลื่อนที่ได้ในแผ่นโลหะ, อิเล็กตรอน, จริง ๆ แล้วมีประจุลบ (q < 0) ดังนั้นการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนจะไปในทิศทางตรงข้ามกับ กระแสตามความธรรมเนียมปฏิบัติ (อังกฤษ: conventional current) ตามที่แสดง

เนื่องจาก กฎวงจรของแอมแปร์ แต่ละกระแสรูปวงกลมเหล่านี้จะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีทิศทางตรงกันข้าม (blue arrows) ซึ่งเนื่องจาก กฎของเลนซ์ สนามนี้จะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กที่สร้างมันขึ้นมา เป็นการสร้างแรงหน่วงขึ้นบนแผ่น. ที่ขอบนำของแม่เหล็ก (ด้านซ้าย) กระแสทวนเข็มนาฬิกาจะสร้างสนามแม่เหล็กที่ชี้ขึ้นข้างบนโดย กฎมือขวา ต้านกับสนามของแม่เหล็ก ก่อให้เกิดแรงผลักระหว่างแผ่นและขอบนำของแม่เหล็ก ในทางตรงกันข้าม ที่ขอบท้าย (ด้านขวา), กระแสตามเข็มนาฬิกาจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่ชี้ลงข้างล่างในทิศทางเดียวกับสนามของแม่เหล็ก ช่วยสร้างแรงดึงดูดระหว่างแผ่นและขอบท้ายของแม่เหล็ก ทั้งสองแรงเหล่านี้จะต่อต้านการเคลื่อนที่ของแผ่น แต่ พลังงานจลน์ ของแผ่นจะสามารถเอาชนะแรงหน่วงนี้ กระแสเอ็ดดี้ที่ไหลผ่าน ความต้านทาน ของโลหะทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นแผ่นโลหะจะอุ่นขึ้นภายใต้แม่เหล็ก

กระแสเอ็ดดี้ในตัวนำไฟฟ้าที่มี ความต้านทาน ไม่เท่ากับศูนย์จะสร้างความร้อนได้รวมทั้งแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ความร้อนดังกล่าวสามารถนำไปใช้เป็น ความร้อนเหนี่ยวนำ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าก็สามารถนำไปใช้สำหรับการยก, การสร้างการเคลื่อนไหว, หรือสร้างแรง เบรก ให้แข็งแกร่ง กระแสเอ็ดดี้ยังสามารถสร้างผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ เช่นการสูญเสียกำลังใน หม้อแปลง ในการนำไปประยุกต์ใช้ลักษณะนี้กระแสเอ็ดดี้สามารถถูกทำให้น้อยลงได้ด้วยแผ่นบาง ๆ หรือโดยการเคลือบตัวนำหรือใช้ตัวนำที่มีรูปร่างอื่น

กระแสเอ็ดดี้สามารถเกิดขึ้นเองได้ และมันจะสร้าง skin effect ขึ้นในตัวนำไฟฟ้า [2] skin effect สามารถใช้สำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลายของวัสดุเพื่อหาคุณลักษณะของรูปทรงเรขาคณิต เช่นรอยแตกขนาดเล็ก[3] ผลกระทบจากกระแสเอ็ดดี้ที่คล้ายกันก็คือ proximity effect, ซึ่งเกิดจากกระแสเอ็ดดี้ที่มีการเหนี่ยวนำจากภายนอก[4]

วัตถุหรือส่วนหนึ่งของวัตถุอาจประสบกับความรุนแรงและทิศทางของสนามอย่างต่อเนื่องในบริเวณที่ยังคงมีการเคลื่อนไหวสัมพันธ์ของสนามและวัตถุ (เช่นอยู่ในใจกลางของสนามในแผนภาพ) หรือสนามที่ไม่ต่อเนื่องในบริเวณที่กระแสไม่สามารถไหลเวียนได้เนื่องจากการเป็นรูปทรงเรขาคณิตของตัวนำ ในสถานการณ์เหล่านี้ประจุไฟฟ้าจะสะสมบนหรือภายในวัตถุจากนั้นประจุเหล่านี้จะผลิตศักย์ไฟฟ้าสถิตที่ต่อต้านกระแสที่เกิดเพิ่มเติมใด ๆ ในตอนแรกกระแสอาจจะมาพร้อมกับการสร้างศักย์ไฟฟ้าสถิต แต่กระแสเหล่านี้อาจจะชั่วคราวและมีขนาดเล็ก

(ซ้าย) กระแสเอ็ดดี้ (I, red) ภายในแกนกลางเหล็กแข็งของหม้อแปลง (ขวา) แกนกลางทำด้วยเหล็กบางเคลือบขนานกับสนาม (B, green) ด้วยฉนวนระหว่างเหล็กบางเคลือบสามารถช่วยลดกระแสเอ็ดดี้ลงได้ ถึงแม้ว่าสนามและกระแสได้แสดงในทิศทางเดียว จริง ๆ แล้วพวกมันก็ยังมีทิศทางกลับกันกับกระแสสลับในขดลวดของหม้อแปลง

กระแสเอ็ดดี้สร้างความสูญเสียจากความต้านทาน (อังกฤษ: resistive loss) ที่สามารถเปลี่ยนบางรูปแบบของพลังงานได้ เช่นเปลี่ยนพลังงานจลน์ให้เป็นพลังงานความร้อนที่เรียกว่า ความร้อนของจูล ความร้อนนี้จะลดประสิทธิภาพของหม้อแปลงที่มีแกนกลางเป็นเหล็กและ มอเตอร์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ใช้การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก กระแสเอ็ดดี้จะลดลงได้ในอุปกรณ์เหล่านี้โดยเลือกวัสดุ แกนแม่เหล็ก ที่มีการนำไฟฟ้าต่ำ (เช่น เฟอร์ไรท์) หรือโดยการใช้แผ่นบาง ๆ ของวัสดุแม่เหล็กที่เรียกว่า laminations[note 1] อิเล็กตรอนจะไม่สามารถข้ามช่องว่างระหว่างฉนวนของวัสดุเคลือบและก็ไม่สามารถที่จะไหลเวียนในส่วนโค้งกว้าง ประจุจะสะสมกันที่ขอบของวัสดุเคลือบในขั้นตอนที่คล้ายกับ Hall Effect ที่ผลิตสนามไฟฟ้าที่ต่อต้านการสะสมเพิ่มเติมใด ๆ ของประจุ และด้วยเหตุนี้กระแสเอ็ดดี้จึงถูกปราบปราม ระยะห่างระหว่างวัสดุเคลือบที่อยู่ติดกันยิ่งใกล้เท่าไร (เช่นจำนวนของวัสดุเคลือบต่อหน่วยพื้นที่ตั้งฉากกับสนามที่จ่ายให้ยิ่งมากเท่าไร) การปราบปรามของกระแสเอ็ดดี้ยิ่งทำได้มากเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม การแปลงพลังงานอินพุทให้เป็นความร้อนไม่ได้เป็นที่พึงประสงค์เสมอไป อย่างที่มีการนำไปใช้กับงานจริงบางงาน งานหนึ่งในนั้นคือการนำไปใช้เป็นเบรกของรถไฟบางขบวนที่เรียกว่า เบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้ ระหว่างการเบรก, ล้อโลหะจะต้านกับสนามแม่เหล็กจากแม่เหล็กไฟฟ้า, เป็นการสร้างกระแสเอ็ดดี้ในวงล้อ กระแสเอ็ดดี้นี้ก่อตัวขึ้นจากการเคลื่อนไหวของล้อ ดังนั้น ตามกฎของเลนซ์ สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากกระแสเอ็ดดี้จะต่อต้านกับสนามที่สร้างมันขี้นมา ดังนั้นล้อจะเผชิญกับแรงต่อต้านการเคลื่อนไหวเริ่มต้นของวงล้อ ยิ่งล้อหมุนเร็วเท่าไร ผลกระทบจะยิ่งแรงขึ้น หมายความว่าในขณะที่รถไฟวิ่งช้าลง แรงเบรกก็จะลดลงด้วย เป็นการสร้างการหยุดที่นิ่มนวล

ความร้อนจากการเหนี่ยวนำ เป็นการใช้กระแสเอ็ดดี้เพื่อให้ความร้อนกับวัตถุที่เป็นโลหะ

กระจายพลังงานของกระแสเอ็ดดี้[แก้]

ภายใต้สมมติฐานบางอย่าง (วัสดุสม่ำเสมอ, สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ, ไม่มี skin effect, ฯลฯ ) พลังงานจะสูญเสียไปเนื่องจากกระแสเอ็ดดี้ต่อหน่วยมวลสำหรับแผ่นโลหะบางหรือลวด สามารถคำนวณได้จากสมการต่อไปนี้: [5]

เมื่อ

P เป็นพลังงานที่เสียไปต่อหน่วยมวล (W/kg)
Bp เป็นสนามแม่เหล็กสูงสุด (T)
d เป็นความหนาของแผ่นหรือเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นลวด (M),
f เป็นความถี่ (Hz)
k เป็นค่าคงที่เท่ากับ 1 สำหรับแผ่นบางและ 2 สำหรับลวดบาง,
ρ เป็นค่า resistivity ของวัสดุ (Ω m) และ
D เป็น ความหนาแน่น ของวัสดุ (กิโลกรัม/เมตร3)

สมการนี้จะใช้ได้เฉพาะภายใต้สิ่งที่เรียกว่าสภาพกึ่งคงที่, เมื่อความถี่ของ magnetisation ไม่ได้ส่งผลให้เกิด skin effect; นั่นคือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแทรกซึมวัสดุอย่างเต็มที่

ผลกระทบที่ผิว[แก้]

บทความหลัก: ผลกระทบที่ผิว

ในสนามที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (หรือที่ความถี่สูง) สนามแม่เหล็กไม่ได้เจาะลึกอย่างสมบูรณ์เข้าไปภายในวัสดุ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผลกระทบที่ผิว (อังกฤษ: skin effect) มันส่งผลให้สมการข้างบนใช้ไม่ได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่การเพิ่มความถี่ให้เท่ากับความถี่ของสนามจะเพิ่มกระแสเอ็ดดี้เสมอ แม้ว่าจะเป็นการเจาะลึกของสนามแบบไม่สม่ำเสมอก็ตาม[ต้องการอ้างอิง]

ความลึกในการเจาะสำหรับตัวนำที่ดีสามารถคำนวนได้จากสมการตอไปนี้[6]

เมื่อ δ เป็นความลึกในการเจาะ (m), f เป็นความถี่ (Hz), μ เป็น ความสามารถในการซึมผ่านแม่เหล็ก ของวัสดุ (H/m), และ σ เป็น ความสามารถในการนำไฟฟ้า ของวัสดุ (S/m).

การประยุกต์ใช้งาน[แก้]

เบรกแม่เหล็กไฟฟ้า[แก้]

บทความหลัก: เบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้

แรงเบรกที่เกิดจากกระแสเอ็ดดี้ในแผ่นโลหะที่กำลังเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กภายนอก

กระแสเอ็ดดี้ถูกนำไปใช้ในการเบรก; เนื่องจากไม่มีการติดต่อกับผ้าเบรกหรือจานเบรก จึงไม่มีการสึกหรอของกลไก อย่างไรก็ตามเบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้ไม่สามารถ "รักษา" แรงบิดเอาไว้ได้นาน ดังนั้นมันจึงอาจจะใช้ร่วมกับระบบเบรกแบบกลไกธรรมดาได้ เช่นบนรถเครนเหนือหัว การประยุกต์ใช้อีกอย่างก็คือในรถไฟเหาะบางชนิด ที่แผ่นทองแดงหนักที่ยื่นออกมาจากตัวรถจะถูกเคลื่อนที่ระหว่างคู่ของแม่เหล็กถาวรที่มีสนามแข็งแกร่งมาก ความต้านทานไฟฟ้า ภายในของแผ่นทองแดงทำให้เกิดแรงหน่วงคล้ายกับเป็นแรงเสียดทาน ซึ่งกระจายพลังงานจลน์ของรถ เทคนิคเดียวกันนี้จะใช้ในเบรกแม่เหล็กไฟฟ้าในรถยนต์ที่วิ่งบนรางและเพื่อหยุดได้อย่างรวดเร็วของใบมีดในเครื่องมือไฟฟ้าเช่นเลื่อยวงกลม โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อตรงข้ามกับแม่เหล็กถาวร, ความแข็งแรงของสนามแม่เหล็กสามารถปรับเปลี่ยนได้และขนาดของกระแสเอ็ดดี้ก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้

แรงผลักและแรงยก[แก้]

บทความหลัก: การแขวนลอยด้วยไฟฟ้าพลศาสตร์

ภาคตัดขวางของมอเตอร์เชิงเส้นที่ถูกวางไว้ด้านบนของแผ่นอลูมิเนียมหนา เมื่อรูปแบบสนามของ มอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้น กวาดไปทางซ้าย กระแสเอ็ดดี้จะถูกทิ้งไว้ข้างหลังในโลหะและนี้ทำให้เส้นสนามเอนเอียง

ในสนามแม่เหล็กที่แปรผัน กระแสเหนี่ยวนำจะแสดงออกถึงแรงผลักเหมือนแม่เหล็กสองขั้ว วัตถุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจะประสบกับแรงผลัก แรงผลักนี้สามารถยกวัตถ​​ุต้านแรงโน้มถ่วงแม้ว่าจะมีกำลังไฟฟ้​​าใส่ให้อย่างต่อเนื่องเพื่อที่จะแทนที่พลังงานที่กระจายไปด้วยกระแสเอ็ดดี้ ตัวอย่างการประยุกต์ใช้คือการแยก กระป๋องอลูมิเนียม ออกจากโลหะอื่น ๆ ใน ตัวแยกด้วยกระแสเอ็ดดี้ โลหะที่มีส่วนผสมของเหล็กจะยึดติดกับแม่เหล็ก และอลูมิเนียม (และตัวนำไม่ใช่เหล็กอื่น ๆ) จะถูกบังคับให้ออกไปไกลจากแม่เหล็ก; นี้สามารถแยกน้ำเสียให้เป็นเศษโลหะที่มีเหล็กและอโลหะ

ด้วยแม่เหล็กที่แข็งแกร่งมากแบบที่มีด้ามจับ เช่นพวกที่ทำจาก นีโอดิเมียม เราสามารถสังเกตผลที่คล้ายกันมากโดยการกวาดแม่เหล็กอย่างรวดเร็วเหนือเหรียญที่วางแยกกันเพียงเล็กน้อย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของแม่เหล็ก เอกลักษณ์ของเหรียญและการแยกระหว่างแม่เหล็กกับเหรียญ เราอาจเหนี่ยวนำเหรียญให้ถูกผลักดันไปอยู่หน้าของแม่เหล็กเล็กน้อย - แม้ว่าเหรียญจะไม่มีองค์ประกอบของแม่เหล็กก็ตามเช่นเหรียญเพนนีของสหรัฐ อีกตัวอย่างหนึ่งจะเกี่ยวข้องกับการหย่อนแม่เหล็กที่แข็งแกร่งลงท่อทองแดง[7] - แม่เหล็กจะตกลงช้ากว่าอย่างมาก

ในตัวนำที่ไม่มี ความต้านทานไฟฟ้า (ตัวนำยิ่งยวด) กระแสเอ็ดดี้ที่พื้นผิวจะกกหักล้างกับสนามภายในตัวนำ ดังนั้นมันจึงไม่มีสนามแม่เหล็กแทรกซึมเข้าไปในตัวนำ เนื่องจากไม่มีพลังงานจะสูญเสียไปในความต้านทาน กระแสเอ็ดดี้ที่ถูกสร้างขึ้นเมื่อแม่เหล็กถูกนำมาอยู่ใกล้ตัวนำจะยังคงมีอยู่แม้ว่าหลังจากแม่เหล็กอยู่นิ่ง ๆ และสามารถรักษาความสมดุลของแรงโน้มถ่วงได้จริง ที่ช่วยให้เกิด การลอยด้วยแม่เหล็ก ตัวนำยิ่งยวดยังแสดงปรากฏการณ์ควอนตัมโดยเนื้อแท้แยกจากกันอีกด้วยที่เรียกว่า Meissner effect ในปรากฏการณ์นี้เส้นสนามแม่เหล็กใด ๆ ที่ปรากฏอยู่ในวัสดุเมื่อวัสดุกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด เส้นสนามแม่เหล็กจะถูกผลักออก ดังนั้นสนามแม่เหล็กในตัวนำยิ่งยวดจึงเป็นศูนย์เสมอ

โดยใช้ แม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีสวิทชิ่งแบบอิเล็กทรอนิกส์เทียบได้กับ การควบคุมความเร็วด้วยอิเล็กทรอนิกส์ มันเป็นไปได้ในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนไหวได้ในทุกทิศทาง ตามที่ได้อธิบายไว้ในส่วนข้างบนเกี่ยวกับเบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้ พื้นผิวตัวนำที่ไม่ใช่พวก ferromagnetic มีแนวโน้มที่จะอยู่เฉย ๆ ภายในสนามที่เคลื่อนไหวนี้ เมื่อสนามนี้มีการเคลื่อนไหวอย่างไรก็ตาม ยานพาหนะสามารถลอยและถูกขับเคลื่อนได้ นี่เทียบได้กับ Maglev แต่ไม่ได้ผูกติดกับราง[8]

ผลกระทบของแรงดูด[แก้]

ในรูปทรงเรขาคณิตบางอย่าง แรงโดยรวมของกระแสเอ็ดดี้สามารถดึงดูดได้ในจุดที่เส้นฟลักซ์วิ่งผ่าน 90 องศากับพื้นผิว กระแสที่เหนี่ยวนำในตัวนำที่อยู่ใกล้เคียงทำให้เกิดแรงที่ผลักดันตัวนำไปหาแม่เหล็กไฟฟ้า[9]

การระบุตัวตนของโลหะ[แก้]

ใน เครื่องจำหน่าย แบบหยอดเหรียญ, กระแสเอ็ดดี้ถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบเหรียญปลอม เหรียญจะไหลผ่านแม่เหล็กอยู่กับที่ และกระแสเอ็ดดี้จะชะลอความเร็ว ความแข็งแกร่งของกระแสเอ็ดดี้ ซึ่งเป็นแรงต้าน ขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของเหรียญโลหะ เหรียญปลอมจะชะลอตัวลงในระดับที่แตกต่างจากเหรียญแท้ และนี้จะใช้ในการส่งพวกมันลงในช่องกำจัดออก

การตรวจจับการสั่นสะเทือนและตำแหน่ง[แก้]

กระแสเอ็ดดี้จะถูกใช้ในบางประเภทของ ตัวรับรู้สิ่งใกล้เคียง (อังกฤษ: proximity sensor) เพื่อสังเกตการสั่นสะเทือนและตำแหน่งของแบริ่งภายในเพลาหมุนของพวกมัน เทคโนโลยีนี้แต่เดิมถูกบุกเบิกในช่วงทศวรรษที่ 1930 โดยนักวิจัยที่บริษัท General Electric โดยใช้วงจรหลอดสูญญากาศ ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1950 เวอร์ชั่นที่เป็นโซลิดเสตทได้รับการพัฒนาโดยนาย Donald E. Bently ที่ Bently Nevada คอร์ปอเรชั่น ตัวตรวจจับเหล่านี้มีความไวเป็นอย่างมากต่อการขยับเขยื้อนขนาดเล็กมากทำให้พวกมันเหมาะมากในการสังเกตการสั่นสะเทือนขนาดเล็ก (ขนาดหนึ่งในพันของนิ้ว) ใน turbomachinery สมัยใหม่ เซ็นเซอร์ความใกล้ชิดทั่วไปจะถูกใช้สำหรับการเฝ้าดูการสั่นสะเทือนที่มีขนาด 200 mV/mil การใช้อย่างแพร่หลายของเซ็นเซอร์ดังกล่าวใน turbomachinery ได้นำไปสู่​​การพัฒนามาตรฐานอุตสาหกรรมที่กำหนดประโยชน์และการประยุกต์ใช้ของพวกมัน ตัวอย่างของมาตรฐานดังกล่าวคือมาตรฐาน 670 ของ สถาบันปิโตรเลียมอเมริกัน (API) และมาตรฐาน 7919 ของ ISO

ตัวรับรู้การเร่งความเร็วของรถเฟอร์รารี่ที่เรียกว่า Ferraris sensor เป็นเซ็นเซอร์แบบไร้จุดสัมผัสที่ใช้กระแสเอ็ดดี้ในการวัดอัตราเร่งสัมพันธ์[10][11][12]

การทดสอบโครงสร้าง[แก้]

เทคนิคที่ใช้กระแสเอ็ดดี้มักใช้สำหรับ การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (อังกฤษ: nondestructive examination (NDE)) และการเฝ้าดูสภาพของโครงสร้างโลหะที่หลากหลาย รวมทั้งท่อ แลกเปลี่ยนความร้อน ลำตัวเครื่องบินและส่วนประกอบโครงสร้างของเครื่องบิน

ผลข้างเคียง[แก้]

กระแสเอ็ดดี้เป็นสาเหตุรากของ skin effect ในตัวนำไฟฟ้าที่กระแส AC ไหลผ่าน

แผ่นบาง ๆ ของแกนแม่เหล็กในหม้อแปลงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมากโดยการลดกระแสเอ็ดดี้ให้ต่ำสุด

ในทำนองเดียวกันในวัสดุแม่เหล็กที่มีการนำไฟฟ้าที่แน่นอน กระแสเอ็ดดี้ทำให้เกิดการคุมขังของสนามแม่เหล็กส่วนใหญ่ไว้ในความลึกเพียงแค่พื้นผิวของวัสดุ ผลกระทบนี้จะจำกัด ฟลักซ์เชื่อมโยง ใน ตัวเหนี่ยวนำ และ หม้อแปลง ที่มี แกนแม่เหล็ก

การประยุกต์ใช้อื่น ๆ[แก้]

Notes[แก้]

  1. Lamination เป็นเทคนิคในการผลิตวัสดุหลายชั้นเพื่อปรับปรุงความแข็งแกร่ง ความมั่นคง ความเป็นฉนวนกับเสียง รูปร่างหน้าตาหรือคุณสมบัติอื่นๆ โดยผลิตจากวัสดุต่างชนิดกัน วัสดุที่ได้จะประกอบเข้าด้วยกันอย่างถาวรโดยใช้ความร้อน แรงกด ความดัน การเชื่อมหรือกาว

อ้างอิง[แก้]

  1. http://books.google.com/books?id=6w5TAAAAMAAJ&q=foucault+currents&dq=foucault+currents&hl=en&ei=AFKbTLm0G47KjAf7uYnyCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CDYQ6AEwBDgK
  2. Israel D. Vagner, B.I. Lembrikov, Peter Rudolf Wyder, Electrodynamics of Magnetoactive Media, Springer, 2003, ISBN 3540436944, page 73, Retrieved online on 7 January 2014 at http://books.google.com/books?id=E8caSplsF28C&pg=PA73
  3. http://books.google.com/books?id=ZvscLzOlkNgC&pg=PA570
  4. http://books.google.com/books?id=mMJxcWqm_1oC&pg=PA80
  5. F. Fiorillo, Measurement and characterization of magnetic materials, Elsevier Academic Press, 2004, ISBN 0-12-257251-3, page. 31
  6. Wangsness, Roald. Electromagnetic Fields (2nd ed.). pp. 387–8.
  7. http://www.youtube.com/watch?v=nrw-i5Ku0mI
  8. Hendo Hoverboards - World's first REAL hoverboard
  9. linear Electric Machines- A Personal View ERIC R. LAITHWAITE
  10. Bernhard Hiller. "Ferraris Acceleration Sensor - Principle and Field of Application in Servo Drives".
  11. Jian Wang, Paul Vanherck, Jan Swevers, Hendrik Van Brussel. "Speed Observer Based on Sensor Fusion Combining Ferraris Sensor and Linear Position Encoder Signals".
  12. J. Fassnacht and P. Mutschler. "Benefits and limits of using an acceleration sensor in actively damping high frequent mechanical oscillations". 2001. doi: 10.1109/IAS.2001.955949 .
  13. "TRUBLUE Auto Belay". Head Rush Technologies. Head Rush Technologies. สืบค้นเมื่อ 8 March 2016.
  14. "zipSTOP Zip Line Brake System". Head Rush Technologies. Head Rush Technologies. สืบค้นเมื่อ 8 March 2016.
  15. "Our Patented Technology". Head Rush Technologies. Head Rush Technologies. สืบค้นเมื่อ 8 March 2016.
  16. Conductivity meter for non-magnetic metals
  17. Portable non-destructive conductivity gauge
  18. Coating Thickness Measurement with Electromagnetic Methods
  19. Measure Sheet Resistance of conductive thin coatings on non-conductive substrates (metallization/ wafers/ ITO / CVD / PVD
  20. Eddy current separator