Prawo indukcji elektromagnetycznej. Reguła Lenza i Faradaya. Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya

Podczas pierwszej eksperymentalnej demonstracji indukcji elektromagnetycznej (sierpień 1831) Faraday owinął dwa druty po przeciwnych stronach żelaznego torusa (konstrukcja podobna do współczesnego transformatora). Opierając się na ocenie nowo odkrytej właściwości elektromagnesu, spodziewał się, że gdy w jednym przewodzie zostanie włączony prąd, przez torus przejdzie specjalny rodzaj fali, powodując pewne oddziaływanie elektryczne po jego przeciwnej stronie. Podłączył jeden przewód do galwanometru i patrzył na niego, jednocześnie podłączając drugi przewód do akumulatora. Rzeczywiście, zaobserwował krótki wzrost prądu (który nazwał „falą prądu”), gdy podłączył przewód do akumulatora, i kolejny podobny wzrost, gdy go odłączył. W ciągu dwóch miesięcy Faraday odkrył kilka innych przejawów indukcji elektromagnetycznej. Na przykład zaobserwował skoki prądu, gdy szybko włożył magnes do cewki i wyciągnął go z powrotem, co wygenerowało prąd stały w miedzianym dysku obracającym się w pobliżu magnesu za pomocą ślizgającego się przewodu elektrycznego („dysk Faradaya”).

Dysk Faradaya

Faraday wyjaśnił indukcję elektromagnetyczną za pomocą koncepcji tak zwanych linii siły. Jednak większość ówczesnych naukowców odrzuciła jego koncepcje teoretyczne, głównie dlatego, że nie były one sformułowane matematycznie. Wyjątkiem był Maxwell, który wykorzystał idee Faradaya jako podstawę swojej ilościowej teorii elektromagnetycznej. W pracach Maxwella aspekt zmienności indukcji elektromagnetycznej w czasie wyraża się jako równania różniczkowe. Oliver Heaviside nazwał to prawem Faradaya, chociaż różni się ono nieco formą od pierwotnej wersji prawa Faradaya i nie uwzględnia indukcji SEM przez ruch. Wersja Heaviside'a jest formą grupy równań uznawanych dziś za równania Maxwella.

Prawo Faradaya jako dwa różne zjawiska

Niektórzy fizycy zauważają, że prawo Faradaya opisuje dwa różne zjawiska w jednym równaniu: pole elektromagnetyczne silnika, generowane przez działanie siły magnetycznej na poruszający się drut, oraz transformatorowe pole elektromagnetyczne, powstające w wyniku działania siły elektrycznej w wyniku zmian pole magnetyczne. Na ten fakt zwracał uwagę w swojej pracy James Clerk Maxwell O fizycznych liniach sił w 1861. W drugiej połowie części II tej pracy Maxwell podaje osobne fizyczne wyjaśnienie każdego z tych dwóch zjawisk. W niektórych współczesnych podręcznikach można znaleźć odniesienia do tych dwóch aspektów indukcji elektromagnetycznej. Jak pisze Richard Feynman:

Zatem „reguła strumienia”, zgodnie z którą emf w obwodzie jest równy szybkości zmian strumienia magnetycznego w obwodzie, ma zastosowanie niezależnie od przyczyny zmiany strumienia: czy dlatego, że zmienia się pole, czy dlatego, że obwód się porusza ( lub oba) .... W naszym wyjaśnieniu reguły użyliśmy dwóch zupełnie różnych praw dla dwóch przypadków  –      dla „ruchomego łańcucha” i     dla „zmieniającego się pola”.
Nie znamy analogicznej sytuacji w fizyce, która byłaby tak prosta i precyzyjna ogólne zasady wymagałoby dla ich prawdziwego zrozumienia analizy z punktu widzenia dwóch różnych zjawisk.

-Richarda Feynmana,   Feynman wykłada fizykę

Odzwierciedlenie tej pozornej dychotomii było jedną z głównych ścieżek, które doprowadziły Einsteina do opracowania szczególnej teorii względności:

Wiadomo, że elektrodynamika Maxwella – jak się ją obecnie zwykle rozumie – zastosowana do poruszających się ciał prowadzi do asymetrii, która nie wydaje się być nieodłączną cechą tego zjawiska. Weźmy na przykład elektrodynamiczne oddziaływanie magnesu i przewodnika. Zaobserwowane zjawisko zależy jedynie od względnego ruchu przewodnika i magnesu, podczas gdy zwykła opinia wyraźnie odróżnia oba przypadki, w których jedno lub drugie ciało jest w ruchu. Jeśli bowiem magnes jest w ruchu, a przewodnik pozostaje w spoczynku, w pobliżu magnesu powstaje pole elektryczne o określonej gęstości energii, które wytwarza prąd w miejscu, w którym znajduje się przewodnik. Jeśli jednak magnes pozostaje w spoczynku, a przewodnik się porusza, wówczas w pobliżu magnesu nie powstaje żadne pole elektryczne. W przewodniku natomiast znajdujemy siłę elektromotoryczną, której sama w sobie nie ma odpowiadająca energia, lecz która wytwarza – zakładając równość ruchu względnego w obu omawianych przypadkach – prąd elektryczny o tym samym kierunku i takim samym natężeniu jak w przewodniku. pierwszy przypadek.

Przykłady tego rodzaju, w połączeniu z nieudaną próbą wykrycia jakiegokolwiek ruchu Ziemi względem „ośrodka świetlistego”, sugerują, że zjawiska elektrodynamiki, a także mechaniki, nie mają właściwości odpowiadających idei absolutnego spoczynku .

-Alberta Einsteina, O elektrodynamice ciał w ruchu

Strumień przez powierzchnię i pole elektromagnetyczne w obwodzie

Definicja całki powierzchniowej zakłada, że ​​powierzchnia Σ jest podzielona na małe elementy. Każdy element jest powiązany z wektorem DA, którego wielkość jest równa powierzchni elementu, a kierunek jest normalny do elementu na zewnątrz.

Pole wektorowe F(R, T) jest określona w całej przestrzeni, a powierzchnia Σ jest ograniczona przez krzywą ∂Σ poruszającą się z prędkością w. Pole jest zintegrowane na tej powierzchni.

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya wykorzystuje koncepcję strumienia magnetycznego Φ B przez zamkniętą powierzchnię Σ, która jest określona poprzez całkę powierzchniową:

Gdzie DA- powierzchnia elementu powierzchniowego Σ( T), B- pole magnetyczne i B· DA- iloczyn skalarny B I DA. Zakłada się, że powierzchnia posiada „ujście” wyznaczone zamkniętą krzywą oznaczoną ∂Σ( T). Prawo indukcji Faradaya mówi, że gdy zmienia się przepływ, to podczas przemieszczania jednostkowego dodatniego ładunku próbnego po zamkniętej krzywej ∂Σ wykonywana jest praca, której wartość określa wzór:

gdzie jest wielkością siły elektromotorycznej (EMF) w woltach i Φ B- strumień magnetyczny w Webersie. Kierunek siły elektromotorycznej określa prawo Lenza.

Dlatego EMF

gdzie v = prędkość przewodnika lub magnesu, A l= długość pętli pionowej. W tym przypadku prędkość jest powiązana z prędkość kątowa obrót v = rω, gdzie R= promień cylindra. zauważ to jakaś praca wykonane wg ktokolwiekścieżka, która obraca się wraz z pętlą i łączy górną i dolną krawędź.

Prawo Faradaya

Intuicyjnie atrakcyjne, ale błędne podejście do stosowania reguły przepływu wyraża przepływ w obwodzie jako Φ B = Bwℓ, gdzie w- szerokość ruchomej pętli. Wyrażenie to jest niezależne od czasu, zatem błędnie wynika z niego, że nie jest generowany żaden SEM. Błąd w tym stwierdzeniu polega na tym, że nie uwzględnia ono całej ścieżki prądu przez zamkniętą pętlę.

Aby poprawnie zastosować regułę przepływu, musimy wziąć pod uwagę całą ścieżkę prądu, która obejmuje ścieżkę przez obręcze na górnej i dolnej krawędzi. Możemy wybrać dowolną zamkniętą ścieżkę przez obręcze i pętlę wirującą i korzystając z prawa przepływu, znaleźć siłę elektromotoryczną wzdłuż tej ścieżki. Każda ścieżka zawierająca odcinek sąsiadujący z obracającą się pętlą uwzględnia względny ruch części łańcucha.

Jako przykład rozważmy ścieżkę przechodzącą u góry łańcucha w kierunku obrotu górnej tarczy, a u dołu łańcucha - w przeciwny kierunek względem dysku dolnego (pokazane strzałkami na rys. 4). W tym przypadku, jeśli wirująca pętla odchyliła się o kąt θ od pętli kolektora, to można ją uznać za część walca o powierzchni A = Rℓθ. Obszar ten jest prostopadły do ​​pola B, a jego udział w przepływie jest równy:

gdzie znak jest ujemny, ponieważ zgodnie z regułą prawej ręki pole B , generowany przez pętlę z prądem skierowanym przeciwnie do przyłożonego pola B". Ponieważ jest to tylko zależna od czasu część strumienia, zgodnie z prawem strumienia emf wynosi:

zgodnie ze wzorem prawa Lorentza.

Rozważmy teraz inną ścieżkę, w której wybieramy przejście wzdłuż krawędzi dysków przez przeciwne segmenty. W tym przypadku powiązany wątek będzie zmniejszenie wraz ze wzrostem θ, ale zgodnie z regułą prawej ręki, pętla prądowa dodaje dołączone pole B, dlatego EMF dla tej ścieżki będzie dokładnie taką samą wartością jak dla pierwszej ścieżki. Każda mieszana ścieżka powrotna daje ten sam wynik dla wartości emf, więc tak naprawdę nie ma znaczenia, którą ścieżkę wybierzesz.

Bezpośrednie oszacowanie zmiany strumienia

Ryż. 5. Uproszczona wersja rys. 4. Pętla przesuwa się z dużą prędkością w w stacjonarnym jednolitym polu B.

Użycie ścieżki zamkniętej do obliczenia pola elektromagnetycznego, jak pokazano powyżej, zależy od szczegółowej geometrii ścieżki. Natomiast stosowanie prawa Lorentza nie podlega takim ograniczeniom. Poniższe omówienie ma na celu lepsze zrozumienie równoważności ścieżki i uniknięcie konieczności odkrywania szczegółów wybranej ścieżki podczas korzystania z prawa przepływu.

Ryż. Rysunek 5 jest idealizacją rysunku 4 i przedstawia rzut walca na płaszczyznę. Ta sama analiza wzdłuż połączonej ścieżki jest poprawna, ale wprowadzono pewne uproszczenia. Niezależne od czasu elementy obwodu nie mogą wpływać na szybkość zmian przepływu. Na przykład przy stałej prędkości poślizgu pętli przepływ prądu przez pętlę nie zależy od czasu. Zamiast brać pod uwagę szczegóły wybranej zamkniętej pętli przy obliczaniu emf, możesz skupić się na obszarze pola B, omiatany przez poruszającą się pętlę. Propozycja sprowadza się do wyznaczenia prędkości, z jaką przepływ przepływa przez łańcuch. Koncepcja ta zapewnia bezpośrednie oszacowanie szybkości zmian przepływu, eliminując potrzebę martwienia się o więcej szczegółów zależnych od czasu. różne opcjeścieżki wzdłuż łańcucha. Podobnie jak przy stosowaniu prawa Lorentza staje się jasne, że dowolne dwie ścieżki powiązane z przesuwającą się pętlą, ale różniące się sposobem przechodzenia przez pętlę, tworzą przepływ o tej samej szybkości zmian.

Na ryc. 5 obszarów zamiatania na jednostkę czasu jest równe dA/dt = wℓ, niezależnie od szczegółów wybranej ścieżki zamkniętej, tak że zgodnie z prawem indukcji Faradaya emf jest równy:

Ta ścieżka niezależnego emf pokazuje, że jeśli pętla ślizgowa zostanie zastąpiona solidną płytką przewodzącą lub nawet jakąś złożoną zakrzywioną powierzchnią, analiza będzie taka sama: znajdź strumień w obszarze zamiatania ruchomych części obwodu. Podobnie, jeśli pętla ślizgowa w bębnie generatora na ryc. 4 zastępuje się solidnym przewodzącym cylindrem, obliczenie powierzchni omiatanej odbywa się dokładnie w taki sam sposób, jak w przypadku prostej pętli. Oznacza to, że pole elektromagnetyczne obliczone zgodnie z prawem Faradaya będzie dokładnie takie samo, jak w przypadku cylindra o solidnych ściankach przewodzących lub, jak kto woli, cylindra ze ściankami wykonanymi z tartego sera. Należy jednak pamiętać, że prąd płynący w wyniku tego emf nie będzie dokładnie taki sam, ponieważ prąd zależy również od rezystancji obwodu.

Równanie Faradaya - Maxwella

Zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne opisane równaniem Faradaya-Maxwella:

Równanie to występuje w nowoczesny system Równania Maxwella, często nazywane prawem Faradaya. Ponieważ jednak zawiera tylko pochodne cząstkowe względem czasu, jego zastosowanie ogranicza się do sytuacji, gdy ładunek znajduje się w spoczynku w zmiennym w czasie polu magnetycznym. Nie uwzględnia indukcji elektromagnetycznej w przypadkach, gdy naładowana cząstka porusza się w polu magnetycznym.

W innej formie prawo Faradaya można zapisać w kategoriach forma integralna Twierdzenie Kelvina-Stokesa:

Do przeprowadzenia całkowania wymagana jest powierzchnia niezależna od czasu Σ (rozważane w tym kontekście jako część interpretacji pochodnych cząstkowych). Jak pokazano na ryc. 6:

Elementy D ℓ i d A mają nieokreślone znaki. Aby ustalić prawidłowe znaki, stosuje się regułę prawej ręki, jak opisano w artykule o twierdzeniu Kelvina-Stokesa. W przypadku płaskiej powierzchni Σ, dodatni kierunek elementu ścieżki Dℓ krzywą ∂Σ wyznacza reguła prawej dłoni, zgodnie z którą cztery palce prawej ręki skierowane są w tym kierunku, gdy kciuk wskazuje w kierunku normalnej N na powierzchnię Σ.

Całka skończona ∂Σ zwany całka po drodze Lub całka krzywoliniowa. Całka powierzchniowa po prawej stronie równania Faradaya-Maxwella jest wyraźnym wyrażeniem strumienia magnetycznego Φ B przez Σ . Należy zauważyć, że niezerowa całka po ścieżce dla mi różni się od zachowania pole elektryczne utworzone przez opłaty. Wygenerowano opłatę mi-pole można wyrazić jako gradient pola skalarnego, które jest rozwiązaniem równania Poissona i ma zerową całkę po drodze.

Równanie całkowe obowiązuje dla każdy sposoby ∂Σ w przestrzeni i na dowolnej powierzchni Σ , dla którego ta ścieżka jest granicą.

Ryż. 7. Obszar zamiatania elementu wektorowego Dℓ krzywy ∂Σ podczas dt podczas poruszania się z dużą prędkością w.

i biorąc pod uwagę (szereg Gaussa), (iloczyn krzyżowy) i (twierdzenie Kelvina - Stokesa), stwierdzamy, że całkowitą pochodną strumienia magnetycznego można wyrazić

Dodając wyraz do obu stron równania Faradaya-Maxwella i wprowadzając powyższe równanie, otrzymujemy:

co jest prawem Faradaya. Zatem prawo Faradaya i równania Faradaya-Maxwella są fizycznie równoważne.

Ryż. 7 przedstawia interpretację udziału siły magnetycznej w emf po lewej stronie równania. Obszar omiatany segmentami Dℓ krzywy ∂Σ podczas dt podczas poruszania się z dużą prędkością w, jest równe:

więc zmiana strumienia magnetycznego ΔΦ B przez część powierzchni jest ograniczona ∂Σ podczas dt, równa się:

i jeśli dodamy te udziały ΔΦ B wokół pętli dla wszystkich segmentów Dℓ , otrzymujemy całkowity udział siły magnetycznej w prawie Faradaya. Oznacza to, że termin ten jest powiązany z silnik Pole elektromagnetyczne.

Przykład 3: Punkt widzenia ruchomego obserwatora

Wracając do przykładu z rys. 3, w ruchomym układzie odniesienia ujawnia się ścisłe powiązanie pomiędzy mi- I B-pola, a także pomiędzy silnik I wywołany Pole elektromagnetyczne. Wyobraź sobie obserwatora poruszającego się z pętlą. Obserwator oblicza siłę emf w pętli, korzystając zarówno z prawa Lorentza, jak i prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Ponieważ obserwator ten porusza się wraz z pętlą, nie widzi żadnego ruchu pętli, czyli wartości zerowej v×B. Jednak od pola B zmienia się w pewnym momencie X, poruszający się obserwator widzi zmienne w czasie pole magnetyczne, a mianowicie:

Gdzie k - wektor jednostkowy w kierunku z.

Prawo Lorentza

Równanie Faradaya-Maxwella mówi, że poruszający się obserwator widzi pole elektryczne mi y w kierunku osi y, określone wzorem:

Rozwiązanie dla mi y aż do stałej, która nie dodaje nic do całki pętli:

Korzystając z prawa Lorentza, w którym występuje tylko składowa pola elektrycznego, obserwator może obliczyć emf wzdłuż pętli w czasie T według wzoru:

i widzimy, że dokładnie ten sam wynik uzyskuje się dla nieruchomego obserwatora, który widzi środek masy X C przesunął się o kwotę X C+ wt. Jednak poruszający się obserwator otrzymał wynik z wrażeniem, że tylko w prawie Lorentza elektryczny składnika, podczas gdy nieruchomy obserwator myślał, że on tylko działał magnetyczny część.

Prawo indukcji Faradaya

Aby zastosować prawo indukcji Faradaya, rozważmy obserwatora poruszającego się z punktem X C. Widzi zmianę strumienia magnetycznego, ale pętla wydaje mu się nieruchoma: środek pętli X C jest stałe, ponieważ obserwator porusza się wraz z pętlą. Następnie przepływ:

gdzie znak minus powstaje ze względu na fakt, że normalna do powierzchni ma kierunek przeciwny do przyłożonego pola B. Z prawa indukcji Faradaya wynika, że ​​emf jest równy:

i widzimy ten sam wynik. Pochodna czasu jest używana w całkowaniu, ponieważ granice całkowania nie zależą od czasu. Ponownie, aby przeliczyć pochodną czasu na pochodną czasu X stosowane są metody różniczkowania funkcji złożonej.

Nieruchomy obserwator widzi pole elektromagnetyczne jako silnik , podczas gdy poruszający się obserwator myśli, że tak wywołany Pole elektromagnetyczne.

Generator elektryczny

Ryż. 8. Generator elektryczny oparty na dysku Faradaya. Dysk obraca się z prędkością kątową ω, natomiast przewodnik umieszczony wzdłuż promienia porusza się w statycznym polu magnetycznym B. Magnetyczna siła Lorentza v×B wytwarza prąd wzdłuż przewodnika w kierunku obręczy, następnie obwód zamyka się przez dolną szczotkę i oś wspornika dysku. Zatem z powodu ruch mechaniczny generowany jest prąd.

U podstaw działania generatorów elektrycznych leży zjawisko występowania pola elektromagnetycznego, generowanego zgodnie z prawem indukcji Faradaya w wyniku względnego ruchu obwodu i pola magnetycznego. Jeśli magnes trwały porusza się względem przewodnika lub odwrotnie, przewodnik porusza się względem magnesu, wówczas pojawia się siła elektromotoryczna. Jeśli przewodnik zostanie podłączony do obciążenia elektrycznego, wówczas będzie przez niego przepływał prąd, a zatem energia mechaniczna ruchu zostanie zamieniona na energię elektryczną. Na przykład, generator dysku zbudowany na tej samej zasadzie, co pokazano na ryc. 4. Inną realizacją tego pomysłu jest dysk Faradaya, pokazany w uproszczonej formie na ryc. 8. Należy pamiętać, że analiza rys. Pokazuje to rysunek 5 i bezpośrednie zastosowanie prawa siły Lorentza solidny dysk przewodzący działa w ten sam sposób.

W przykładzie dysku Faradaya dysk obraca się w jednolitym polu magnetycznym prostopadłym do dysku, co powoduje przepływ prądu w ramieniu promieniowym pod wpływem siły Lorentza. Ciekawe jest zrozumienie, jak się okazuje, że aby kontrolować ten prąd, jest to konieczne Praca mechaniczna. Kiedy wygenerowany prąd przepływa przez przewodzącą krawędź, zgodnie z prawem Ampera, prąd ten wytwarza pole magnetyczne (na rys. 8 jest oznaczony jako „Indukowane B”). Obręcz staje się w ten sposób elektromagnesem, który stawia opór obrotowi dysku (przykład reguły Lenza). W dalszej części zdjęcia prąd wsteczny przepływa od obrotowego ramienia przez dalszą stronę obręczy do dolnej szczotki. Pole B utworzone przez ten prąd wsteczny jest przeciwne do przyłożonego pola, powodując zmniejszenie przepływać przez dalszą stronę łańcucha, w przeciwieństwie do zwiększyć przepływ wywołany obrotem. Po bliższej stronie obrazu prąd wsteczny przepływa od obrotowego ramienia przez bliższą stronę obręczy do dolnej szczotki. Pole indukowane B wzrasta przepływ po tej stronie łańcucha, w przeciwieństwie do zmniejszenie przepływ wywołany obrotem. W ten sposób obie strony obwodu generują emf, który zapobiega obrotowi. Energia potrzebna do utrzymania ruchu dysku wbrew tej sile reakcji jest dokładnie równa wytworzonej energii elektrycznej (plus energia potrzebna do kompensacji strat spowodowanych tarciem, wydzielaniem ciepła Joule'a itp.). To zachowanie jest wspólne dla wszystkich generatorów przekształcających energię mechaniczną w energię elektryczną.

Chociaż prawo Faradaya opisuje działanie dowolnego generatora elektrycznego, szczegółowy mechanizm w różne przypadki mogą się różnić. Kiedy magnes obraca się wokół nieruchomego przewodnika, zmieniające się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne, zgodnie z równaniem Maxwella-Faradaya, i to pole elektryczne przepycha ładunki przez przewodnik. Ten przypadek nazywa się wywołany Pole elektromagnetyczne. Z drugiej strony, gdy magnes jest nieruchomy, a przewodnik się obraca, na poruszające się ładunki działa siła magnetyczna (opisana przez prawo Lorentza), która przepycha ładunki przez przewodnik. Ten przypadek nazywa się silnik Pole elektromagnetyczne.

Silnik elektryczny

Generator elektryczny może działać odwrotnie i stać się silnikiem. Rozważmy na przykład dysk Faradaya. Załóżmy, że przez przewodzące ramię promieniowe płynie prąd stały pod wpływem pewnego napięcia. Następnie, zgodnie z prawem siły Lorentza, na ten poruszający się ładunek działa siła w polu magnetycznym B, który obróci dysk w kierunku określonym przez regułę lewej ręki. W przypadku braku efektów powodujących straty rozpraszające, takich jak tarcie lub ciepło Joule'a, dysk będzie się obracał z taką prędkością, że dB/dt było równe napięciu wywołującemu prąd.

Transformator elektryczny

SEM przewidywany przez prawo Faradaya jest także powodem działania transformatorów elektrycznych. Kiedy zmienia się prąd elektryczny w pętli drucianej, zmieniający się prąd wytwarza zmienne pole magnetyczne. Drugi drut w dostępnym dla niego polu magnetycznym odczuje te zmiany w polu magnetycznym jako zmiany związanego z nim strumienia magnetycznego DΦB/ d t. Nazywa się siłę elektromotoryczną powstającą w drugiej pętli indukowany emf Lub Transformatorowe pole elektromagnetyczne. Jeśli dwa końce tej pętli zostaną połączone poprzez obciążenie elektryczne, wówczas będzie przez nią przepływał prąd.

Przepływomierze elektromagnetyczne

Prawo Faradaya służy do pomiaru przepływu cieczy i zawiesin przewodzących prąd elektryczny. Takie urządzenia nazywane są przepływomierzami magnetycznymi. Napięcie indukowane ℇ generowane w polu magnetycznym B wskutek przewodzącego płynu poruszającego się z dużą prędkością w, wyznacza się ze wzoru:

gdzie ℓ jest odległością między elektrodami w przepływomierzu magnetycznym.

W każdym metalowym przedmiocie poruszającym się względem statycznego pola magnetycznego powstaną indukowane prądy, tak jak w każdym nieruchomym metalowym przedmiocie poruszającym się pod wpływem poruszającego się pola magnetycznego. Te przepływy energii są najczęściej niepożądane, powodują przepływ prądu elektrycznego w warstwie metalu, który nagrzewa metal.

Prądy wirowe powstają, gdy stała masa metalu obraca się w polu magnetycznym, ponieważ zewnętrzna część metalu przecina więcej linii siły niż wewnętrzna, dlatego indukowana siła elektromotoryczna jest nierówna i ma tendencję do tworzenia prądów pomiędzy punktami o najwyższym i najniższe potencjały. Prądy wirowe zużywają znaczne ilości energii i często prowadzą do szkodliwego wzrostu temperatury.

Ten przykład pokazuje łącznie pięć laminatów lub płyt, aby zademonstrować rozszczepianie prądami wirowymi. W praktyce liczba płytek, czyli perforacji, wynosi od 40 do 66 na cal, co skutkuje zmniejszeniem strat spowodowanych prądami wirowymi do około jednego procenta. Chociaż płytki mogą być oddzielone od siebie izolacją, ponieważ napotykane napięcia są wyjątkowo niskie, naturalna warstwa rdzy lub tlenku na płytach wystarczy, aby zapobiec przepływowi prądu przez płytki.

Na tej ilustracji lity pręt miedziany cewki indukcyjnej w wirującym tworniku po prostu przechodzi pod końcówką bieguna N magnesu. Zwróć uwagę na nierównomierny rozkład linii pola przez pręt. Pole magnetyczne jest bardziej skoncentrowane, a zatem silniejsze przy lewej krawędzi pręta miedzianego (a, b), natomiast słabsze przy prawej krawędzi (c, d). Ponieważ dwie krawędzie pręta będą się poruszać z tą samą prędkością, różnica w natężeniu pola przechodzącego przez pręt spowoduje powstanie wirów prądu w miedzianym pręcie.