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变压器的铁芯为何由薄片叠成？

查字典物理网 2013-03-21

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变压器中的铁芯是用来增大线圈的磁通, 提高变压器的性能的.可是, 我们通常见到的变压器的铁芯都是由硅钢薄片压制而成, 这是为什么呢?

原来在线圈通以交流电之后, 由于电流随时间不断变化, 其产生的磁场也要不断变化, 这样就会在线圈内的金属中感应出电流, 这种电流称作涡流.由于金属的电阻率很小, 金属内部往往激发出强大的涡流.

涡流与普通电流一样, 也要放出焦耳热.工业上利用涡流的热效应制成高频感应炉来冶炼金属.图1 就是感应炉的示意图.当线圈通入高频交电流时, 坩埚中的被冶炼金属内出现强大的涡流, 它所产生的热量可使金属很快熔化.这种冶炼方法有一个很大优点, 由于冶炼时所需的热量直接来自被冶炼金属本身, 因此可达到极高的温度, 并且有速度快、效率高和温度易控制等特点.

但涡流也有其为不利的一面.一方面由于它的热效应, 使变压器和电机中的铁芯温度升高, 导致线圈材料寿命的缩短.另一方面, 由于涡流发热要损耗额外的能量, 使变压器和电机的效率降低.因此, 为了降低涡流效应, 变压器和电机铁芯都不用整块钢铁, 而用很薄的硅钢片叠压而成.硅钢是掺有小量硅的钢, 其电阻率比普通钢的要大, 因此, 涡电流就会变小, 减小涡流热效应.把硅钢制成薄片则是为了借用片间的绝缘漆切断涡流的道路以进一步减小涡流的热效应.计算表明, 涡流产生的热量与片的厚度平方成正比, 因此, 硅钢片做得越薄越好.

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