Токи Фуко, вихревые токи в веществе, индукционные токи. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Токи Фуко, вихревые токи в веществе, индукционные токи - электрические вихревые токи в сплошных проводящих телах, не связанные с потенциальным электрическим полем E [V/m], вызываемым покоящимися электрическими зарядами, но возникающие при изменении магнитного поля во времени или при движении тел в неоднородном магнитном поле. Названы по имени Жана-Батиста Л. Фуко (J. В. L. Foucault), который в 1855 обнаружил нагревание ферромагных сердечников и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. На основании законов магнитоэлектрической индукции он оценил приближённо структуру этих токов и предложил способ снижения потерь электромагнитной энергии в магнитопроводах, заключающийся в изготовлении их в виде пакетов тонких пластин или проволок, изолированных друг от друга.

Распределения токов Фуко обладают некоторыми универсальными свойствами, одним из них является "вытеснение" токов Фуко (и сопряжённых с ними полей) из толщи проводника и их локализация в приповерхностном слое (скин-слое), характерная толщина которого δ связана с угловой частотой гармонического процесса ω (для достаточно малых ω) соотношением

где μ - коэффициент магнитной проницаемости материала проводника,
σ - проводимость среды,
μ₀ - магнитная проницаемость эфира,
α - безразмерный коэффициент порядка единицы, зависящий от формы поверхности проводника (для плоской границы α = 1) (подробнее см. Скин-эффект ).

"Вытеснение" токов Фуко приводит к уменьшению эффективного сечения магнито- и электропроводов, особенно в диапазоне высоких частот. Так, для медных проводников и частоты 50 Гц толщина скин-слоя d = 1,4 мм, а в УКВ-диапазоне (30 МГц) d = 0,01 мм.

Примерами полезных приложений скин-эффекта и теплового воздействия токов Фуко являются поверхностная закалка стальных деталей токами высокой частоты, очистка полупроводниковых материалов методом зонной плавки, приготовление пищи в магнетронных СВЧ-печах и т. д.

Значительное число технических устройств, машин и приборов основано на действии сил Ампера (см. Ампера закон) на токи Фуко. Если вдоль поверхности металлического тела в скин-слое возбуждена бегущая волна Фуко токов, то на них действует сила, увлекающая тело в направлении распространения волны. Величина силы зависит от скорости тела u. Сначала сила нарастает с ростом u, достигает максимума, а затем уменьшается до нуля при стремлении u к фазовой скорости волны u_ф. На действии этой силы основано устройство асинхронных электродвигателей (ротором которых является сплошной металлический цилиндр, а обмотки статора создают "вращающееся" магнитное поле), движители поездов на "магнитной подушке", электромагнитные пушки.

В переменных неоднородных синфазных магнитных полях (например, в поле витка с переменным током) на токи Фуко также действуют усреднённые по периоду колебаний силы. На тела, размеры которых l меньше или порядка масштаба неоднородности магнитного поля l_d, действует выталкивающая сила, что используется для электромагнитной подвески тел. Когда l >> l_d, на токи Фуко действует сила в направлении сообщённой телу скорости u при условии u < ωl. На этом эффекте основано действие электродвигателей с однофазными силовыми обмотками статора (направление вращения задаётся специальнымипусковыми обмотками).

При движении проводящих тел в неоднородном постоянном магнитном поле на токи Фуко действует сила, аналогичная вязкому трению, т.е. направленная против скорости движения и пропорциональная ей по величине (для достаточно малых скоростей). Это свойство Фуко токов используют в бытовых счётчиках электроэнергии, в измерительных приборах для демпфирования стрелок.

Обычно термин токи Фуко относят только к твердотельным проводникам. Индукционные токи в проводящих жидкостях, газах и плазме имеют как общие с токами Фуко свойства, так и существенно отличающиеся (см., напр., Магнитная гидродинамика).

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.