涡流是一种自感电流,在导体中产生,当金属装置或电路中的电流发生变化时,就会产生磁场。如果这个装置是一个圆筒形,磁场的方向将围绕全周分布,这样产生的电流就是涡流。
对于金属或导体等导电材料,内部含有大量的自由电子,当这些电子在外部电场或磁场的刺激下发生动作时,它们会产生磁感应线。当导体的磁感应线在内部汇聚形成环状时,自感电流就会形成,并且阻碍磁场的变化,使其形成一个稳定的闭合回路。
由此可见,涡流的产生需要有磁场参与,当电导率高的金属或导体靠近不同磁场大小的磁体时,它们会吸收了一部分的能量,从而在金属表面形成一个循环电流——涡流。
涡流的结构与形状是有规律的,常见的有单个、多个或交错的涡流结构。
涡流的强度与导体的导电性能、电磁感应量、接触面积、时间、电流变化速率等有关,一般来说,导电性能越好、磁场越强、接触面积越大、电流变化越快,产生的涡流强度也越大。
涡流发热主要是因为导体内部的自感电流阻力形成了热效应。同时,涡流与磁体之间存在阻抗匹配问题,会导致涡流高热效应产生,对金属和导体物体产生高温热损害。
有些导体材料,比如铜、铝、金等,强度高,对于产生较强的涡流而言,会形成较高的温度。而当流过涡流的电流越大,涡流会持续并形成在导体表面短暂的高温,进而使电阻性材料的载流能力下降,导致电路出现异常;同时,涡流吸收的热量越多,热效应就越大,导致电路短路、烧毁或失灵。