Я пришел из биомедицины, которая в основном сосредоточилась на индукторах как элементе транскраниального магнитного стимулятора. Принцип работы этого метода заключается в том, что медная катушка получает импульсы электрического тока, которые генерируют изменяющееся магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле отлично подходит для проникновения через череп в мозг, где оно генерирует электрический ток обратного направления, используемый для лечения различных заболеваний и недомоганий. Мы не называем эти катушки «индукторами» и не называем эти нейронные стимуляции «вихревыми токами». Но это, вероятно, то, что вы знаете их как.
Я знаю, что обычно в катушках индуктивности в качестве сердечника используются ферромагнетики, потому что они имеют гораздо более высокий уровень насыщения, чем другие материалы, что приводит к более высокой индуктивности. Однако я только что прочитал, что для магнитной стимуляции лучше использовать ферримагнетики, потому что они не проводят ток. В книге подразумевается, что вихревые токи, генерируемые в ядре проводящего ферромагнетика, ослабят индуцированный электрический ток в мозгу. Это правда? Я так понимаю, это просто сохранение энергии? В книге, кажется, предполагается, что между медной катушкой и проводящим ферромагнитным центром есть слой изоляции.
Скажем, у вас есть медный провод, погруженный в ферромагнитный материал — между проводом и материалом нет изоляции. Применяется ли тот же результат? Это потому, что ферромагнетики являются изоляционными по сравнению с медью, что означает, что они не будут улавливать большой ток от фактического импульса, а будут улавливать только вихревые токи?
Теперь о моем реальном вопросе. Представьте, что у вас есть волшебный материал, обладающий однородной проводимостью и однородным ферримагнитным свойством. Не токопроводящая проволока в магнитном веществе, а однородно проводящий и намагничивающийся материал, который, как я полагаю, также обладал высокой проводимостью, как медь. Как здесь изменится индуктивность или индуцированный ток?
Ферриты представляют собой непроводящие ферримагнитные материалы с высокой проницаемостью и высоким сопротивлением; это делает их очень хорошими в качестве сердечника индуктора, когда вы хотите минимизировать потери из-за вихревых токов (проводимость в сердечнике).
В больших трансформаторах могут использоваться ламинированные ферромагнитные металлы (проводники) — вы хотите использовать металлы, потому что они дешевы, вы ламинируете (то есть разделяете его на тонкие листы металла, которые электрически изолированы друг от друга), чтобы разрушить вихревые токи / предотвратить протекание больших контуров тока. Это помогает снизить потери в сердечнике и тем самым повысить эффективность трансформатора/индуктора.
Теперь о моем реальном вопросе. Представьте, что у вас есть волшебный материал, обладающий однородной проводимостью и однородным ферримагнитным свойством. Не токопроводящая проволока в магнитном веществе, а однородно проводящий и намагничивающийся материал, который, как я полагаю, также обладал высокой проводимостью, как медь. Как здесь изменится индуктивность или индуцированный ток?
Проводящий сердечник будет генерировать потери (тепло) и уменьшать потокосцепление (закон Ленца: ток будет течь, противодействуя изменяющемуся потоку). В случае идеального (сверх) проводника этот эффект таков, что предотвращает существование любого магнитного потока внутри (вплоть до некоторых эффектов насыщения). Независимо от того, является ли этот материал ферри- или ферромагнитным, результат не изменится: если это идеальный проводник, внутри не будет изменения магнитного потока.
Я знаю, что обычно в катушках индуктивности в качестве сердечника используются ферромагнетики, потому что они имеют гораздо более высокий уровень насыщения, чем другие материалы, что приводит к более высокой индуктивности. Однако я только что прочитал, что для магнитной стимуляции лучше использовать ферримагнетики, потому что они не проводят ток. В книге подразумевается, что вихревые токи, генерируемые в ядре проводящего ферромагнетика, ослабят индуцированный электрический ток в мозгу. Это правда? Я так понимаю, это просто сохранение энергии? В книге, кажется, предполагается, что между медной катушкой и проводящим ферромагнитным центром есть слой изоляции.
Вихревые токи представляют собой петли «локализованных» токов, генерируемых в проводнике, которые возникают из-за изменяющегося магнитного потока. Эти контуры тока выбирают направление тока (по часовой стрелке или против часовой стрелки) так, чтобы оно противостояло причине вихревого тока.
В этом видео показано, как работает магнитное торможение, основанное на том же принципе. https://www.youtube.com/watch?v=otu-KV3iH_I
В конце ролика автор ролика показывает видео из лаборатории MIT. При использовании перфорированной медной пластины магнитное торможение неэффективно. Перфорированная пластина имеет много зазоров между токопроводящими частями. Это не обеспечивает эффективной циркуляции вихревых токов. Использование непроводящего или плохо проводящего материала в качестве сердечника устраняет/уменьшает влияние вихревых токов.
Мы можем предположить, что мозг функционирует как индуктор. Таким образом, в сочетании с вашим индуктором они ведут себя как трансформатор, т. е. индуцируют токи во вторичной обмотке (мозге), используя изменяющийся поток первичной обмотки (вашего индуктора).
Вихревые токи раздражают: они выделяют тепло, которое является пустой тратой энергии, и они создают противоположные магнитные поля/потоки. Один из способов уменьшить их влияние, как указано в вашем учебнике, то есть: использовать плохо проводящий материал с высокой восприимчивостью (например, феррит).
Другой способ уменьшить вихревые токи — разбить сердечник на тонкие листы и поместить ламинирующий лист между каждым из них. Однако функция покрытия всего сердечника изоляционным листом (как вы сказали), вероятно, заключается в предотвращении электрического контакта между катушкой и сердечником.
Скажем, у вас есть медный провод, погруженный в ферромагнитный материал — между проводом и материалом нет изоляции. Применяется ли тот же результат? Это потому, что ферромагнетики являются изоляционными по сравнению с медью, что означает, что они не будут улавливать большой ток от фактического импульса, а будут улавливать только вихревые токи?
Ферромагнетики не имеют ничего общего с электропроводностью. Это просто класс магнитных материалов.
Теперь о моем реальном вопросе. Представьте, что у вас есть волшебный материал, обладающий однородной проводимостью и однородным ферримагнитным свойством. Не токопроводящая проволока в магнитном веществе, а однородно проводящий и намагничивающийся материал, который, как я полагаю, также обладал высокой проводимостью, как медь. Как здесь изменится индуктивность или индуцированный ток?
Чем более проводящая сердцевина, тем сильнее будут вихревые токи. Это уменьшит результирующую связь потока между вашим индуктором и мозгом.
Яшас