Содержание

Индукционные токи. Токи Фуко – презентация онлайн

1. Токи Фуко.

ФУКО, ЖАН БЕРНАР ЛЕОН (1819–1868),
французский физик. Родился 18 сентября 1819 в
Париже.

2. В 1855г Фуко обнаружил нагревание проводящего материала вихревыми индукционными токами.

3. Токи Фуко (вихревые токи)


индукционные токи, возникающие в
массивных сплошных проводниках,
помещенных в переменное магнитное
поле.
Массивные проводники – поперечные
размеры, которых соизмеримы с длиной
проводника.

4. Токи Фуко (вихревые токи)

До сих пор мы рассматривали
индукционные токи в линейных
проводниках.
Но индукционные токи будут возникать и
в толще сплошных проводников при
изменении в них потока вектора
магнитной индукции .
Они будут циркулировать в веществе
проводника (напомним, что линии –
замкнуты).
Так как электрическое поле вихревое и
токи называются вихревыми – токи Фуко.

5.

Токи Фуко (вихревые токи) В отличие от линейных проводников в массивных
проводниках токи (токи Фуко) замкнуты в объёме,
поэтому они называются вихревыми.
Они подчиняются правилу Ленца, т.е. их магнитное
поле направлено
таким образом, чтобы
противодействовать
изменению магнитного
потока, индуцирующего
вихревые токи.

6. Токи Фуко (вихревые токи)

Если медную пластину отклонить от положения
равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со
скоростью υ в пространство между полосами
магнита, то пластина практически остановится в
момент ее вхождения в магнитное поле.
Замедление движения связано с возбуждением в
пластине вихревых токов, препятствующих
изменению потока вектора магнитной индукции.
Поскольку
пластина
обладает
конечным
сопротивлением, токи индукции постепенно
затухают и пластина медленно двигается в
магнитном поле.
Если электромагнит отключить, то медная
пластина будет совершать обычные колебания,
характерные для маятника.

7. Токи Фуко (вихревые токи)

Токи Фуко, возбуждаемые
в массивных проводниках
при движении в магнитном
поле, препятствуют
изменению потока вектора
магнитной индукции.
Происходит замедление
движения – торможение
пластины.

8. Токи Фуко (вихревые токи)

Движение медной гребенки в
магнитном поле – эффект
торможения вихревыми токами
за счет уменьшения потоков Ф в
каждой части пластины
уменьшается. Вихревые токи в
каждой части пластины
возбуждаются меньшими
потоками. Индукционные токи
уменьшаются, уменьшается и
торможение

9. Токи Фуко (вихревые токи)

Тормозящее действие тока Фуко используется для
создания магнитных успокоителей – демпферов.
Если под качающейся в горизонтальной плоскости
магнитной стрелкой расположить массивную медную
пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи
Фуко будут тормозить колебание стрелки.
Магнитные успокоители такого рода используются в
сейсмографах, гальванометрах и других приборах.

Токи Фуко применяются в электрометаллургии для
плавки металлов.
Металл помещают в переменное магнитное поле,
создаваемое током частотой 500 2000 Гц.
В результате индуктивного разогрева металл
плавится, а тигль в котором он находится при этом
остается холодным.
Например, при подведенной мощности 600 кВт тонна
металла плавится за 40 – 50 минут.

10. Токи Фуко (вихревые токи)

Для уменьшения нагрева деталей, находящихся
в переменном магнитном поле, токами Фуко,
эти детали (сердечники трансформаторов,
якоря генераторов)
1) делают из тонких пластин, отделенных друг от
друга слоями изолятора,
2) устанавливают так,
чтобы вихревые токи
были направлены
поперек пластин.

11. Применение Токов Фуко.

Тормозящее
действие
тока
Фуко
используется для создания магнитных
успокоителей – демпферов.
Если под качающейся в горизонтальной
плоскости магнитной стрелкой расположить
массивную
медную
пластину,
то
возбуждаемые в медной пластине токи Фуко
будут
тормозить
колебание
стрелки.
Магнитные успокоители такого рода
используются
в
сейсмографах,
гальванометрах и других приборах.

12. Применение Токов Фуко.


Токи
Фуко
применяются
в
электрометаллургии для плавки металлов.
Металл
помещают
в
переменное
магнитное поле, создаваемое током частотой
500 2000 Гц.
В результате индуктивного разогрева
металл плавится, а тигль, в котором он
находится, при этом остается холодным.
Например, при подведенной мощности
600 кВт тонна металла плавится за 40–50
минут.

13. Скин-эффект

В проводах, по которым текут токи высокой
частоты (ВЧ), также возникают вихревые токи,
существенно изменяющие картину распределения
плотности тока по сечению проводника.
При этом вихревые токи по оси проводника
текут против направления основного тока, а
на поверхности – в том же направлении
Ток как бы вытесняется на поверхность. Это и
есть скин-эффект.
Это явление называется скин-эффектом (от англ. skin –
кожа, оболочка).
Впервые это явление описано в 1885–1886 гг. английским
физиком О. Хевисайдом, а обнаружено на опыте его
соотечественником Д. Юзом в 1886 г.

14. Скин-эффект

Провода для переменных токов высокой
частоты, учитывая скин-эффект, сплетают из
большого числа тонких проводящих нитей,
изолированных друг от друга эмалевым
покрытием – литцендратом.
ВЧ-токи используются для закалки
поверхностей деталей: поверхностный слой
разогревается быстро в ВЧ-поле,
закаливается и становится прочным, но не
хрупким, так как внутренняя часть детали не
разогревалась и не закаливалась.

15. Применение Токов Фуко.

16. Металлодетектор.

Металлоис
катель
(металлоде
тектор) это
электронн
ый прибор,
который
определяе
т

17. Виды металлодетектора.

1.Импульсные
металлоискатели
2.Индукционные
металлоискатели
3. Металлоискатели
выполненные на принципе
«приём-передача».
4.Металлоискатели
выполненные на принципе
изменения частоты.

19. Виды металлодетекторов по выполняемым задачам.

1.Грунтовый
3.Досмотровый
4.Арочный
2.Военный миноискатель
5.Глубинный

Презентация по учебной дисциплине электротехнике “Применение вихревых токов”

Государственное профессиональное общеобразовательное учреждение Ярославской области

Переславский колледж им. А. Невского

Применение вихревых токов в промышленности

Работу выполнили студенты группы 222-ЧС: Румянцева Настя, Будаев Артём

Проверила: Шитякова Елена николаевна

Практическое применение вихревых токов

Вихревые токи полезны в промышленности для рассеивания нежелательной энергии, например у поворотного кронштейна механического баланса, особенно если сила тока очень высокая. Магнит в конце опоры настраивает вихревые токи в металлической пластине, прикрепленной к концу кронштейна, скажем, ansys.

Принципы вихревых токов

Катушка из медной проволоки является распространенным методом для воспроизведения индукции вихревых токов. Переменный ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле внутри и вокруг катушки. Магнитные поля образуют линии вокруг провода и соединяются, образуя более крупные петли. Если ток увеличивается в одной петле, магнитное поле будет расширяться через некоторые или все из петель проволоки, которые находятся в непосредственной близости. Это наводит напряжение в соседних петлях гистерезис, и вызывает поток электронов или вихревые токи, в электропроводящем материале. Любой дефект в материале, включая изменения в толщине стенки, трещин, и прочих разрывов, может изменить поток вихревых токов.

Индуктивность

Переменный ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле внутри и вокруг катушки. С увеличением тока, катушка индуцирует циркуляцию (вихревых) потоков в проводящем материале, расположенном рядом с катушкой. Амплитуда и фаза вихревых токов будет меняться в зависимости от загрузки катушки и ее сопротивления. Если поверхность или под поверхностью возникнет разрыв в электропроводном материале, поток вихревых токов будет прерван. Для его налаживания и контроля существуют специальные приборы с разной частотой каналов.

Магнитные поля

На фото показано, как вихревые электрические токи образуют магнитное поле в катушке. Катушки, в свою очередь, образуют вихревые токи в электропроводном материале, а также создавают свои собственные магнитные поля.

Уменьшаем вихревые токи

Для того чтобы уменьшить вихревые токи катушек индуктивности нужно увеличить сопротивление в этих механизмах. В частности рекомендуется использовать лицендрат и изолированные провода.

ТОКИ ФУКО (ИНДУКЦИОННЫЕ, ВИХРЕВЫЕ) –

вихревые токи, возникающие в сплошных, массивных проводниках.

ТЕПЛОВОЕ нагревание

ТОРМОЗЯЩЕЕ

+ • индукционные плавильные печи

  • успокоители стрелок
  • электроизмерительных приборов
  • компас

• сварка металлов

• индуктотермия

  • • сердечники электродвигателей, трансформаторов, электрогенераторов

ДЕЙСТВИЯ

ВРАЩАЮЩЕЕ

  • индукционные спидометры
  • бетатрон
  • индукционные счетчики

Правило ленца

1833 г.

НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА

Правило ленца:

Индукционная печь

Каждая индукционная печь основана на индукционном нагреве. Если говорить более простым языком, то тепло получается за счет электрического тока, который создает электромагнитное поле. При этом не стоит путать понятия индукционная печка и электрокотел. Хотя в обоих случаях используется электричество, приборы совершенно различны между собой, используется разная схема и пр.

Виды индукционных печей

Теперь, когда принцип работы устройства понятно, разберемся, какой может быть индукционная печь.

1 . Тигельная печь. Индукционная тигельная печь служит для плавки металла. Такое оборудование имеет характерное отличие от стальных видов печей — сердечник отсутствует, схема нестандартная.

2 . Канальная печь. Это трансформатор, который имеет стальной магнитный проводов и вторичную обмотку одновиткового типа. Данная обмотка служит одновременно в качестве нагрузки.

Такая схема создания печи используется не так часто, как тигельная.

3 . Вакуумная печь. Процесс плавки металла осуществляется в вакууме, что позволяет удалить из металла вредные примеси.

4 . Бытовая индукционная печка. Такая индукционная печь служит для бытовых нужд. При работе с ними следует соблюдать важное правило — использовать посуду, материал которой поглощает электромагнитное поле.

Наибольший интерес представляет именно тигельная печь, потому о ней поговорим подробнее.

Изобретение гальванопластики

ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА – это электрохимический процесс, в результате которого на поверхности какого-либо предмета, форму которого хотят воспроизвести, осаждается толстый слой металла. ГАЛЬВАНОПЛАСТИКУ используют в тех случаях, когда у металлической детали (оригинала изделия) очень сложная форма и обычными способами (литьем или механической обработкой) ее трудно или невозможно изготовить. Основной целью ГАЛЬВАНОПЛАСТИКИ является получение точной металлической копии предмета

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Презентация на тему: 9.

6. Токи Фуко

До сих пор мы рассматривали индукционные

токи в линейных проводниках. Но индукционные

токи будут возникать и в толще сплошных

проводников при изменении в них потока вектора

магнитной индукции

.

B

Они будут циркулировать в веществе проводника (напомним,E’что линии – замкнуты). Так как электрическое поле вихревое и токи

называются вихревыми.

Именно поэтому сердечник трансформатора

делают не сплошным, а из пластин изолированных друг от друга иначе сердечник сильно бы грелся – это вредное действие токов Фуко.

Тормозящее действие тока Фуко используется для создания магнитных

успокоителей – демпферов.

Если под качающейся в горизонтальной плоскости магнитной стрелкой расположить массивную медную пластину, то возбуждаемые в медной пластине токи Фуко будут тормозить колебание стрелки. Магнитные успокоители такого рода используются в сейсмографах, гальванометрах и других приборах.

Токи Фуко применяются в электрометаллургии для плавки металлов.

Металл помещают в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 500 2000 Гц.

В результате индуктивного разогрева металл плавится, а тигль, в котором он находится, при этом остается холодным.

Например, при подведенной мощности 600 кВт тонна металла плавится за 40–50 минут.

9.7.Скин-эффект

Впроводах, по которым текут токи высокой частоты (ВЧ), также возникают вихревые токи, существенно изменяющие картину распределения плотности тока по сечению проводника.

При этом вихревые токи по оси проводника

текут против направления основного тока, а на поверхности – в том же направлении

Ток как бы вытесняется на поверхность. Это и есть

скин-эффект.

Это явление называется скин-эффектом (от англ. skin – кожа, оболочка).

Впервые это явление описано в 1885– 1886 гг. английским физиком О. Хевисайдом, а обнаружено на опыте его соотечественником Д. Юзом в 1886 г.

Проводники в ВЧ- схемах нет смысла

делать сплошными:

в ВЧ-генераторах проводники выполнены в виде – волноводов – полых трубок.

Поверхностный слой проводника, по которому текут вихревые токи, называется

– скинслой.

Плотность тока убывает от поверхности к оси провода примерно по экспоненциальному закону

При частоте

r0 10 мм

50 Гц

– ток практически равномерно распределен по объему проводов, исключая очень толстые кабели. Но при высокочастотных колебаниях

100 МГц 108 Гц глубина проникновения

r0 7 10 3 мм

и ток почти целиком течет по поверхности провода.

По этой причине с целью уменьшения потерь поверхность высокочастотных контуров серебрят.

высокой частоты, учитывая скин- эффект, сплетают из большого числа

тонких проводящих нитей, изолированных друг от друга эмалевым покрытием –

литцендратом.

ВЧ-токи используются для

закалки поверхностей деталей: поверхностный слой разогревается быстро в ВЧ-поле, закаливается и становится прочным, но не хрупким,

так как внутренняя часть детали не

разогревалась и не закаливалась.

Токи фуко. вихревые токи. описание

Практическое применение вихревых токов

Вихревые токи полезны в промышленности для рассеивания нежелательной энергии, например у поворотного кронштейна механического баланса, особенно если сила тока очень высокая. Магнит в конце опоры настраивает вихревые токи в металлической пластине, прикрепленной к концу кронштейна, скажем, ansys.

Схема: вихревые токи

Вихревые потоки, как учит физика, могут быть также использованы в качестве эффективного тормозного усилия в двигателях транзитного поезда. Электромагнитные приспособления и механизмы на поезде около рельсов специально настроены для создания вихревых токов. Благодаря движению тока, получается плавный спуск системы и поезд останавливается.

Закрученные токи вредны в измерительных трансформаторах и для человека. Металлический сердечник используется в трансформаторе, чтобы увеличить поток. К сожалению, вихревые токи, полученные в якоре или сердечнике, могут увеличить потери энергии. Построив металлическую сердцевину чередующихся слоев из проводящих и не проводящих энергию, материалов, размер индуцированных петель уменьшается, таким образом, уменьшая потери энергии. Шум, который производит трансформатор при работе, является следствием именно такого конструктивного решения.

Видео: вихревые токи Фуко

Еще один интересный использования вихревой волны – применение их в электросчетчиках или медицине. В нижней части каждого счетчика расположен тонкий алюминиевый диск, который всегда вращается. Это диск движется в магнитном поле, так что там всегда есть вихревых токи, цель которых замедлить движения диска. Благодаря этому датчик работает точно и без перепадов.

Это интересно: Программы для расчета заземления – обзор лучших — рассмотрим обстоятельно

Применение

Нашли вихревые токи применение в электромагнитной индукции. Они используются для того, чтобы тормозить вращающиеся массивные детали. Благодаря магнитоиндукционному торможению они также применяются, чтобы успокоить подвижные части электроизмерительных приборов, в частности, чтобы создать противодействующий момент и притормозить подвижную часть электросчетчиков.

Также используются они в магнитном тормозном диске на электрическом счетчике. В ряде случаев применяются в технологических операциях, которые невозможны без применения высоких частот. К примеру, при откачке воздуха из вакуумных приборов и баллонов с газом. Кроме того, они нужны, чтобы полностью обезгаживать арматуру в высокочастотном генераторе.

Примечания

  1. Термин вихревой означает, что силовые линии тока замкнуты.
  2. Индукционным называют электрический ток, создаваемый (наводимый) в проводнике за счет взаимодействия проводника с переменным во времени магнитным (электромагнитным) полем, а не за счет действия включенных в разрыв цепи источников тока и ЭДС (гальванических элементов и т.п.).
  3. Часто используется термин токи во множественном числе, поскольку токи Фуко представляют собой электрический ток в объеме проводника, и в отличие от индукционного тока во вторичной обмотке трансформатора затруднительно указать единственную «электрическую цепь» для тока, единственную замкнутую траекторию движения электрических зарядов в толще проводника.
  4. Строго говоря — под действием переменного электромагнитного поля
  5. То есть обладающего большой площадью поперечного току сечения

Открытие вихревых токов

Вихревые электрические токи были открыты французским ученым Араго Д.Ф. Ученый экспериментировал с медным диском и стрелкой, которая была намагничена.

Она крутилась вокруг диска, в какой-то момент времени он начал повторять движения стрелки. Тогдашние ученые объяснение явлению не нашли – это странное движение назвали «явление Араго». Загадка ждала своего времени.

Через несколько лет вопросом заинтересовался Максвелл Фарадей, на тот момент, открывший свой знаменитый закон электромагнитной индукции.

Согласно закону, М. Фарадей выдвинул предположение, что движимое магнитное поле имеет влияние на атомную металлическую решетку медного проводника.

Электрический ток, возникший в результате направленного движения электронов, всегда создает магнитное поле по всему периметру проводника. Детально описал вихревые токи, опираясь на работы Араго и Фарадея – физик-экспериментатор Фуко, откуда они и получили свое второе название.

Какова природа вихревых токов?

Замкнутые циклические токи способны возникать в проводниках, в тех случаях, когда магнитное поле вокруг этих проводников не стабильно, то есть постоянно меняющееся во времени или динамично вращающееся.

Таким образом, сила вихревого тока прямо зависит от скорости изменения магнитного потока, пронзающего проводник. Известно, что электроны в проводнике двигаются линейно вследствие разницы потенциалов, таким образом электрический ток прямо направлен.

Токи Фуко проявляют себя иначе и замыкаются прямо в теле проводника, образуя вихреобразные цикличные контуры. Они способны взаимодействовать с магнитным полем, вследствие действия которого они и возникли. (рис 1)

Вихревые токи в проводнике

На рисунке можно хорошо рассмотреть, как интересующие нас токи увеличиваются при повышении уровня индукции (показаны пунктирными направляющими) в середине катушки, которая подключена к переменному току.

Исследуя вихревые токи Фуко русский ученый Ленц сделал вывод, что собственное магнитное поле этих токов не дает магнитному потоку, причиной коих они и являются, изменится. Характер направления силовых линий вихревого электрического тока совпадает с вектором направления индукционного тока.

Значение и применение

В момент движения тела в создаваемых магнитных полях токи Фуко являются причиной физического замедления тела в этих полях. Эта способность давно реализована в конструкции бытового электросчетчика. Суть заключается в том, что замедляется алюминиевый диск, вращающийся под действием магнита. (рис2)

Рисунок изображает диск счетчика электрической энергии, где сплошной стрелкой указано направление вращения самого диска, а пунктирными – вихревые потоки


Эти же взаимодействия помогли реализовать идею создания насоса для перекачки расплавленных металлов. Токи Фуко провоцируют возникновение скин — эффекта. В результате их действия КПД проводника уменьшается, поскольку посредине сечения проводника ток фактические отсутствует, а преобладает на его периферии.

Для уменьшения потерь электроэнергии, особенно при передаче на длительные дистанции, используют многоканальный кабель, каждая жила в котором имеет свою изоляцию. Вихревые токи, а именно индукционные печи, сконструированные на их основе, нашли широкое применение в металлургии.

Их использую для плавки металлов, их перекачивания и закалки поверхности. А также свойства вихревых токов используются для замедления и остановки металлического диска в индукционных тормозах. В современных вычислительных приборах и аппаратах токи Фуко способствуют замедлению движущихся частиц.

Применение на практике

Теперь о полезных сферах применения токов Фуко. Огромный вклад был внесен в металлургию изобретением индукционных сталеплавильных печей. Они устроены таким образом, что расплавляемую массу металла помещают внутри катушки, через которую протекает ток высокой частоты. Его магнитное поле наводит большие токи внутри металла до его полного плавления.

Примечание автора! Развитие индукционных печей значительно повысило экологичность производства металла и изменило представление о методах плавки. Я работаю на металлургическом комбинате, где десять лет назад запустили новый высокотехнологичный цех с такими установками, а спустя несколько лет после освоения нового оборудования был закрыт классический мартен. Это говорит о продуктивности такого способа нагрева металлов. Также используются вихревые токи для поверхностной закалки металла.

Наглядное применение на практике:

Кроме металлургии они используются на производстве электровакуумных приборов. Проблемой является полное удаление газов перед герметизацией колбы. С помощью токов Фуко электроды лампы разогревают до высоких температур, таким способом деактивируя газ.

В быту вы можете встретить кухонные индукционные плиты, на которых готовят пищу, благодаря как раз применению данного явления. Как видите, вихревые токи имеют свои плюсы и минусы.

Токи Фуко несут и пользу, и вред. В некоторых случаях их влияние влечёт за собой не электрические проблемы. Например, трубопровод, проложенный около кабельных линий, быстрее сгнивает без видимых сторонних причин. В то же время устройства индукционного нагрева довольно показали себя с хорошей стороны, тем более такой прибор для бытового использования можно собрать самому. Надеемся, теперь вы знаете, что такое вихревые токи Фуко, а также какое применение нашлось им на производстве и в быту.

Материалы по теме:

  • Как сделать индукционный котел своими руками
  • Зависимость сопротивления проводника от температуры
  • Правило буравчика простыми словами

Возможные проблемы

Вихревые виды проводят энергию и рассеивают ее, выделяя джоулевую теплоту. Такая энергия ротора асинхронной двигательной установки готовится из фурромагнетиков и способствует нагреву сердечников.

Чтобы бороться с подобным явлением, сердечники создаются из тонкой стали, покрываются изоляцией и устанавливаются поперек пластин. Если пластины имеют небольшую толщину, они обладают малой объемной плотностью. Благодаря ферритам и веществам, имеющим большое магнитосопротивление, сердечники делаются сплошными. Направление их ослабляет энергию внутри провода.

В результате он неравномерный. Это явление скин-эффекта или поверхностного эффекта, из-за которого внутренний проводник бесполезен, и в цепях, где есть большая частота, используются проводниковые трубки.

Обратите внимание! Скин-эффект применяется для того, чтобы разогревать поверхностный металл для металлической закалки. При этом закалка может быть проведена на любой глубине

Фуко являются индукционными токами, которые возникают в крупных проводниках сплошного типа. Обозначаются буквой ф. Они имеют свойство нагрева проводников. В результате чего они чаще используются в индукционного типа печах

Важно отметить, что способны генерировать магнитное поле. В этом механизм их работы

В некоторых случаях они полезны, в других нежелательны. В любом случае они используются во многих устройствах.

Принципы вихревых токов

Для детального изучения процессов можно рассмотреть действие полей при подключении к источнику типовой катушки индукции. Переменный ток в проводнике образует силовые линии поля. Напряженность создает разницу потенциалов в соседних петлях. Движение электронов формирует вихревые токи. Они движутся по траекториям наименьшего сопротивления, которое изменяется при наличии в изделиях примесей, трещин, полостей и других дефектов.

Закон Ома

Вихревые токи – это направленное движение электронов в проводнике. Поэтому рассматриваемые явления вполне могут быть описаны базовыми физическими формулами и определениями.

Сила тока рассчитывается по закону Ома:

I = (-1/R) * (dФ/dt), где:

  • R – электрическое сопротивление;
  • Ф – магнитный поток;
  • dt – интервал времени.

Понятно, что для практических вычислений сложнее всего выяснить значение проводимости. Кроме отмеченных выше неравномерностей пути прохождения тока (различия проводника), траектория меняется под воздействием переменного поля.

Индуктивность

Следует подчеркнуть проницаемость проводника силовыми линиями электромагнитного поля. Такое воздействие при увеличении тока источника питания интенсифицирует вихревые эффекты в контрольном образце, установленном на небольшом расстоянии. Амплитуда наведенных токов и фаза определяются нагрузкой и проводимостью катушки индукции. Как и в предыдущем примере, разрывы и другие дефекты проводящего участка оказывают существенное влияние на рабочие электрические характеристики конструкции.

Магнитные поля

Зависимость от параметров материалов показана на рисунке. Цифрами отмечены:

  1. пара или диамагнетики;
  2. ферриты;
  3. железо.

Как будут возникать токи в разных образцах при равных общих условиях

Дефектоскопия

Рассмотренные недостатки можно преобразовать в достоинства. По изменению вихревых токов определяют наличие дефектов при сканировании контрольных образцов. При создании измерительных приборов учитывают следующие факторы:

  • проводимость определяет силу и путь прохождения токов;
  • ровные поверхности исследовать проще;
  • вихревые процессы активизируется при уменьшении рабочей области.

Обнаружение контура дефектоскопом

С учетом целевого назначения корректируют конструкцию и размещение датчиков. Как правило, катушку устанавливают ближе к месту измерения. Корректируют форму изделия для лучшего соответствия объекту обследования.

Уменьшение вихревых токов

Чтобы успешно бороться с негативными проявлениями вихревых эффектов в электроэнергетике и других областях, пользуются отмеченными особенностями. В частности, увеличивают сопротивление проводников добавлением кремниевых и других присадок. Наборы из пластин размещают параллельно вектору магнитного потока. Обеспечивают надежную изоляцию элементов конструкции.

Значение

Чем быстрее движется проводящее тело в поле, тем сильнее будут токи Фуко.

При воздействии на проводящее тело электромагнитом с переменным током, вихревые токи возрастают с увеличением частоты тока и его амплитуды. Направление вращения «вихря» определяется аналогичным параметром магнитного потока. Если последний возрастает, то есть скорость его изменения положительна (dФ / dt > 0), вихревые токи вращаются по часовой стрелке.

При убывании магнитного потока (dФ / dt сопротивление вызывающей их силе (правило Ленца). Эта плоскость составляет прямой угол с силовыми линиями индуцирующего поля.

При этом вихревые токи сами генерируют магнитное поле, направленное против вызывающего их внешнего (индуцирующего) магнитного поля. В этом и состоит механизм взаимодействия токов Фуко с индуктором, заставившее вращаться диск в опыте Араго.

Применение токов Фуко

Специалисты считают, что при применении токов Фуко они больше оказывают вредного воздействия, чем положительного. Но все же они нашли широкое применение в разных областях жизнедеятельности. Особенно это касается следующих сфер:

  • металлургической промышленности;
  • транспорта;
  • вычислительной техники;
  • электротехники.

На основе вихревых токов для металлургии производят агрегаты, которые позволяют транспортировать и закалять расплавленные металлы. В этой же промышленности широко используют индукционные печи. По своей производительности они гораздо превосходят аналогичные устройства, работа которых основана на других видах действия.

Кроме того, процессы плавления и закалки металлов возможны только с использованием этого явления. На транспорте при передвижении скоростных поездов на магнитных подушках используют тормозные системы, принцип работы которых основан на токах Фуко.

Такие аппараты отличаются высокой экономичностью и производительностью. В настоящее время физики во многих странах продолжают изучать и экспериментировать с этим явлением. В результате чего удается с каждым годом совершенствовать устройства и оборудования, работающие на принципе вихревых токов.

Вихревые токи: физический смысл, потери, поле, применение

В свою очередь, вихревые токи индуцируют собственные магнитные потоки, замыкающиеся в проводнике, которые в соответствии с правилом Ленца препятствуют изменению магнитного потока прибора или устройства, тем самым ослабляя его.

Рассмотрим процесс формирования вихревых токов в металлическом сердечнике, помещенном в магнитное поле катушки, по которой протекает переменный ток. Вокруг катушки формируется переменный магнитный поток, пересекающий сердечник.

В сердечнике также будет индуцироваться ЭДС, вызывающая в нем так называемые вихревые токи, которые нагревают сердечник. Поскольку сопротивление сердечника незначительно, то наводимые индукционные токи могут быть достаточно большими, что приведет к сильному нагреву сердечника.

Первые исследования в области изучения вихревых токов были проведены в 1824 г. французким физиком Д.Ф. Араго, который обнаружил их наличие в медном диске, находящемся на оси под обращающейся магнитной стрелкой.

Под воздействием вихревых токов диск оборачивался.

Первые подробные исследования вихревых токов были проведены французским исследователем Фуко, и впоследствии по его имени они и получили свое название.

Методы уменьшения вихревых токов

Мощность, расходуемая на нагрев электротехнических устройств электромагнитного типа, значительно снижает их КПД. Поэтому с целью уменьшения величины вихревых токов повышают сопротивление магнитопровода.

Для этого сердечники выполняют не сплошными, а набирают из отдельных тонких пластин (толщиной 0,1- 0,5 мм), покрытым слоем изоляционного материала.

Также при изготовлении сердечника в сырье вводят специальные добавки, увеличивающие его сопротивление.

Практическое применение токов Фуко

В некоторых случаях вихревые токи используют в полезных целях. К примеру, создание устройства магнитного тормоза диска электросчетчика. Оборачиваясь, диск пересекает магнитные линии магнита, в толщине диска формируется вихревые токи, которые создают свои магнитные потоки, препятствующие вращению диска, и вызывающие его торможение.

Полезное действие вихревые токи оказывают при индукционной плавке металлов.

Для этого тигель с металлом размещают в магнитное поле, которое своим воздействием индуцирует вихревые токи, расплавляющие металл, при этом тигель остается холодным.

Презентация на тему: » Вихревые токи ( токи Фуко) Ви хревые (токи Фуко), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического.» — Транскрипт:

6

Вихревые токи ( токи Фуко) Ви хревые (токи Фуко), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли; для уменьшения этих потерь магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока изготовляют из изолированных стальных пластин.

8

Индукционные печи Это устройство позволяет быстро разогреть электропроводящее вещество. В веществе появляются вихревые токи. В индукционной печи не происходит передача тепла от одного тела к другому. Тепло выделяется в том веществе, которое следует нагреть

9

Электропечи камерные СНОЛ с полезным объёмом от 15 до 1000 литров предназначены для любых видов термообработки (нагрев, закалка, обжиг) в воздушной среде до температуры 1250°C. Индукционные печи

10

Спидометр Действие спидометра основано на появлении электрического тока во вращающемся алюминиевом диске, над которым находится магнит. Диск приводится во вращение от гибкого валя, соединенного с колесами автомобиля

11

Д инамический микрофон наиболее распространённый тип конструкции микрофона. Он представляет собой мембрану, соединённую с лёгкой катушкой индуктивности, которая помещена в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Колебания давления воздуха (звук) воздействуют на мембрану и приводят в движение катушку. Динамический микрофон Когда катушка пересекает силовые линии магнитного поля, в ней наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний. Динамический микрофон практически аналогичен по конструкции динамической головке (динамику, громкоговорителю).

12

Электродинамический микрофон состоит из сильного постоянного магнита 1, мембраны 2 из алюминиевой фольги и по­движной катушки 3. Концы обмотки катушки подключены к первичной обмотке трансформатора. Когда звуковые волны попадают на мембрану микрофона, она вместе с подвижной ка­тушкой перемещается вниз и вследствие пересечения магнитных линий в катушке индуктируется э. д. с. Под действием э. д. с. по первичной обмотке трансформатора протекает ток. При разрежении пространства вокруг мембраны она вместе с подвижной катушкой перемещается вверх, при этом в катушке также индуктируется э. д. с, которая создает ток, про­текающий в противоположном направлении. Возникающий в обмотке микрофона ток, изменяющийся по величине и направлению, пройдя через усилитель, поступает в громкоговоритель.

13

Считывание данных с магнитных карточек При введении карточки в автоматическое устройство магнитная полоска проходит мимо катушки датчика прибора. Здесь возникают колебания индукционного тока, которые содержат записанную на полоску информацию.

14

Электрический пастух Через провод пропускается ток, который проходит и через некоторую катушку.При касании животным провода ограды происходит кратковременное прерывание тока в катушке, и при изменении магнитного поля индуцируется напряжение между землей и проводом ограды. животное получает лёгкий электрический удар.

15

Сварочный трансформатор

16

1в. Явление электромагнитной индукции. Закон Э/м индукции. Магнитный поток. 2в. Возникновение тока в движущихся проводниках. Явление самоиндукции. 3в. Вихревое поле. ( вторая серия опытов Фарадея) Индуктивность. стр

Токи Фуко

Определение 1

Токами Фуко или же вихревыми токами называют обладающие индукционной природой токи, которые возникают в массивных проводниках, находящихся в переменном магнитном поле.

Замкнутые цепи вихревых токов зарождаются в глубине самого проводника. Значение электросопротивления массивного проводника представляет из себя довольно малую величину, соответственно, токи Фуко могут приобретать большие значения.

Форма и свойства материала проводника, направление переменного магнитного поля и скорость изменения магнитного потока являются величинами, от которых зависит сила вихревых токов. Распределение токов Фуко в проводнике может быть крайне сложным.

Количество тепла, которое излучается за 1с токами Фуко пропорционально квадрату частоты изменения магнитного поля. Исходя из закона Ленца, можно заявить, что токи Фуко протекают по таким направлениям, чтобы своим воздействием устранить вызывающую их причину.

Таким образом, если проводник находится в движении в области магнитного поля, то он должен быть подвержен вызванному взаимодействием токов Фуко и магнитного поля сильному торможению.

Пример 1

Рассмотрим в качестве примера ситуацию с возникновением оков Фуко. Медный диск диаметром 5 см и толщиной 6мм падает в узком зазоре между полюсами электромагнита. Если электромагнит отключен, диск с высокой скоростью падает. Включим электромагнит. Поле должно быть довольно большим, около Т 0,5 Тл. Падение диска замедлится и будет похоже на движение в крайне вязкой среде.

Использование токов Фуко

Токи Фуко занимают важное место в процессе работы приводящегося в движение вращательного типа магнитным полем ротора асинхронного двигателя. Без них функционирование двигателя попросту будет невозможным

Токи Фуко применяют при демпфировании подвижных частей гальванометров, сейсмографов и целого списка иных устройств.

Так, на подвижную часть прибора устанавливается пластинка — проводник в виде сектора. Ее вводят в промежуток между полюсами сильного постоянного магнита. При движении пластинки, в ней возникают токи Фуко, что провоцирует торможение системы. Стоит учитывать, что торможение проявляется только в случае движения секторообразного проводника.

Соответственно, успокаивающий прибор такого рода не препятствует точному достижению системы состояния равновесия.

Внутри катушки распологают проводящее тело, в котором возникают разогревающие вещество до состояния плавления вихревые токи большой интенсивности. Так происходит плавление металлов в условиях вакуума, позволяющее получать материалы высокой чистоты.

При применении токов Фуко с целью обезгаживания производят прогрев внутренних металлических элементов вакуумных конструкций.

Проблемы, которые вызывают вихревые токи. Скин — эффект

Токи Фуко не всегда представляют собой полезное явление.

Определение 2

Вихревые токи — это токи проводимости, из-за чего они рассеивают часть энергии в виде джоулевой теплоты.

Такая энергия, к примеру, в роторе асинхронного двигателя, обычно изготавливаемого из ферромагнетиков, разогревает сердечники, чем ухудшает их характеристики. Чтобы избежать данного явления, сердечники производят в виде тонких пластин, которые отделяются тонкими слоями изолятора.

Пластины устанавливают таким образом, чтобы токи Фуко были направлены поперек них. В случае малой толщины пластин вихревые токи обладают небольшой объемной плотностью.

С появлением ферритов и веществ с большим магнитосопротивлением появилась возможность изготавливать сердечники сплошными.

Определение 3

Вихревые токи наводятся в проводниках, в которых протекают переменные токи. Причем токи Фуко всегда направлены таким образом, что ослабляют ток внутри провода и усиливают его около поверхности. Соответственно, изменяющийся с высокой частотой ток распределен по сечению провода неравномерно. Данное явление называется скин — эффектом (поверхностным эффектом).

По причине такого явления внутренняя часть проводника становится бесполезной и в цепях с большой частотой в качестве проводников применяют трубки.

Скин — эффект может быть использован для разогрева поверхностного слоя металла, что позволяет применять данное явление в процессе закалки металла.

Также стоит отметить, что, изменяя частоту поля, можно производить закалку на любой необходимой глубине.

Определение 4

RwR0=1+k43, при k

Свойства вихревых токов

Стоит отметить, что вихревая энергия не отличается от индукционной проводной. По направлению и силе Фуко зависит от металлического проводникового элемента, от того, в каком направлении идет переменный магнитный поток, какие имеет свойства металл и как изменяется магнитный поток. При этом токовое распределение очень сложное.

В проводниковых объектах, имеющих габаритные объемы, токи бывают большими, из-за чего значительно повышается температура тела.

Токовая энергия способна создавать нагревание проводника для индукционной печи и металлического плавления. Подобно другим индукционным разновидностям, Фуко взаимодействуют с первичным магнитным полем и тормозят индуктивное движение.

Физические свойства и определение токов Фуко

К вихревым токам относятся электрические токи, которые возникают под влиянием электромагнитной индукции, появляющейся в металлической или другой проводящей среде. Эта индукция появляется под воздействием изменяющегося магнитного потока.

В свою очередь вихревые токи способствуют появлению собственных магнитных потоков. В соответствии с законом Ленца, они оказывают противодействие магнитному потоку катушки и делают его слабее. Это приводит к нагреву сердечника и бесполезным тратам электрической энергии. Данный процесс можно рассмотреть подробнее на примере металлического сердечника. На него помещается катушка, с пропущенным переменным током. Вокруг катушки происходит образование переменного магнитного тока, пересекающего сердечник. Одновременно в нем наводится индуцированная электродвижущая сила, вызывающая, в свою очередь, вихревые токи. Их действие вызывает нагревание сердечника. При незначительном сопротивлении сердечника, наведенные токи могут иметь довольно большое значение и привести к существенному нагреву.

презентация- Маятник Фуко | Презентация к уроку физики (9 класс) по теме:

Слайд 1

Ма́ятник Фуко́ — маятник, используемый для экспериментальной демонстрации суточного вращения Земли.

Слайд 2

МАЯТНИК ФУКО, устройство, наглядно демонстрирующее вращение Земли. Его изобретение приписывают Ж.Фуко (1819–1868). Вначале опыт был выполнен в узком кругу, но так заинтересовал Л.Бонапарта (позднее ставшего Наполеоном III, французским императором), что он предложил Фуко повторить его публично в грандиозном масштабе под куполом Пантеона в Париже. Эту публичную демонстрацию, устроенную в 1851, и принято называть опытом Фуко.

Слайд 4

В основе опыта лежит свойство маятника сохранять плоскость колебаний независимо от вращения опоры, к которой маятник подвешен. Наблюдатель, вращающийся вместе с Землёй, видит постепенное изменения направления качаний маятника относительно окружающий земных предметов.

Слайд 5

Маятник Фуко в Парижском Пантеоне

Слайд 6

Эксперимент Фуко Впервые публичная демонстрация была осуществлена Фуко в 1851 г. в Парижском Пантеоне: под куполом Пантеона он подвесил металлический шар массой 28 кг с закреплённым на нём остриём на стальной проволоке длиной 67 м, крепление маятника позволяло ему свободно колебаться во всех направлениях, под точкой крепления было сделано круговое ограждение диаметром 6 метров, по краю ограждения была насыпана песчаная дорожка таким образом, чтобы маятник в своём движении мог при её пересечении прочерчивать на песке отметки. Чтобы избежать бокового толчка при пуске маятника, его отвели в сторону и привязали верёвкой, после чего верёвку пережгли.

Слайд 8

Маятник такой длины совершает одно полное колебание за 16,4 с, и вскоре стало видно, что плоскость качания маятника поворачивается по часовой стрелке относительно пола. При каждом следующем качании металлическое острие сметало песок примерно в 3 мм от предыдущего места. За час плоскость качания повернулась более чем на 11°, а примерно за 32 ч совершила полный оборот и вернулась в прежнее положение. Эта впечатляющая демонстрация приводила зрителей прямо-таки в истерику; им казалось, что они чувствуют вращение Земли под ногами.

Слайд 9

ЗНАМЕНИТЫЙ ОПЫТ ФУКО, проведенный в Пантеоне в Париже в 1851, который продемонстрировал, что Земля вращается вокруг своей оси. Маятник представлял собой груз B весом 28 кг, подвешенный под куполом здания на проволоке A длиной 67 м. При освобождении маятника он начинал качаться вдоль линии C. При каждом последующем качании маятник сбрасывал песок, насыпанный сверху на ограждение, приблизительно в 3 мм от предыдущего места. Примерно через два с половиной часа маятник прошел уже по линии D.

Слайд 12

Модель маятника Фуко, расположенного в южном полушарии Земли

Слайд 13

Маятник Фуко на северном полюсе. Ось вращения Земли лежит в плоскости колебаний маятника

Слайд 14

Жан Бернар Леон Фуко ( 1819-1868) –французский физик, член Парижской академии наук ( с 1865 г). В 1865 году был назначен физиком парижской обсерватории, с 1862 года – член Бюро долгот в Париже. Кроме знаменитого опыта с маятником, измерил скорость света в воздухе и в воде методом быстро вращающегося зеркала. Первым обратил внимание на нагревание металлических тел при быстром вращении их в магнитном поле ( вихревые токи, или токи Фуко). Эти токи имеют практическое применение при плавке и поверхностной закалки металлов. Создал много различных физических приборов. Был членом-корреспондентом Петербургской академии наук (1860).

Токи фуко – справочник студента

Каждый человек, который изучает электродинамику и другие разделы науки об электричестве, сталкивается с таким понятием, как вихревые токи. Что это такое, какие есть свойства вихревых токов, как определить их в трансформаторе? Об этом и другом далее.

Суть явления

Вихревые или токи фуко — это те, которые протекают из-за воздействия переменного магнитного поля. При этом изменяется не само поле, а проводниковое положение данного поля. То есть если будет происходить проводниковое перемещение статичного поля, то в нем все равно будет образовываться энергия.

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Токи Фуко

Фуко возникают там, где изменяется переменное магнитное поля и фактически они ничем не отличаются от энергии, идущей по проводам, или вторичных электрических трансформаторных обмотков.

Определение из учебного пособия

Свойства вихревых токов

Стоит отметить, что вихревая энергия не отличается от индукционной проводной. По направлению и силе Фуко зависит от металлического проводникового элемента, от того, в каком направлении идет переменный магнитный поток, какие имеет свойства металл и как изменяется магнитный поток. При этом токовое распределение очень сложное.

В проводниковых объектах, имеющих габаритные объемы, токи бывают большими, из-за чего значительно повышается температура тела.

Токовая энергия способна создавать нагревание проводника для индукционной печи и металлического плавления. Подобно другим индукционным разновидностям, Фуко взаимодействуют с первичным магнитным полем и тормозят индуктивное движение.

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Нагревание как одно из свойств

Полезное и вредное действие

Имеют токи фуко полезное и вредное действие. Они нагревают и плавят металлы в области вакуума и демпфера, но в то же время происходят энергопотери в области трансформаторных сердечников и генераторов из-за того, что выделяется большое количество тепла.

Полезное действие индукционных токов

Как определить в трансформаторе

Узнать, где находятся вихревые токи в трансформаторе, несложно. Как правило, они располагаются в трансформаторных сердечниках. Когда замыкаются в сердечниках, то нагревают их и создают энергию. Поскольку появляются в плоскостях, которые перпендикулярны магнитному потоку по характеристике, происходит трансформаторное уменьшение сердечников.

Определение в трансформаторе

Применение

Нашли вихревые токи применение в электромагнитной индукции. Они используются для того, чтобы тормозить вращающиеся массивные детали. Благодаря магнитоиндукционному торможению они также применяются, чтобы успокоить подвижные части электроизмерительных приборов, в частности, чтобы создать противодействующий момент и притормозить подвижную часть электросчетчиков.

Также используются они в магнитном тормозном диске на электрическом счетчике. В ряде случаев применяются в технологических операциях, которые невозможны без применения высоких частот. К примеру, при откачке воздуха из вакуумных приборов и баллонов с газом. Кроме того, они нужны, чтобы полностью обезгаживать арматуру в высокочастотном генераторе.

Применение в проводниках

Способы уменьшения блуждающих токов

Чтобы уменьшить блуждающие фуковые токи, нужно максимальным образом сделать увеличение сопротивления на токовом пути с помощью заполнения дистиллированной водой циркуляционной системы и встраивания изоляционных шлангов трубопроводов у теплового обменника и вентиля.

Стоит отметить, что нахождение их в электромашинах нежелательно из-за нагрева сердечников и создания энергопотери, поскольку по закону Леннца они размагничивают эти устройства. Чтобы уменьшить их вредное воздействие, используется несколько методов.

Так сердечники машин делают из стали и изолируют друг от друга при помощи лаковой пленки, окалины и прочих материалов. Благодаря этому они не распространяются. Кроме того, поперечный вид сечения на каждом отдельном проводнике уменьшает токовую силу.

В некоторых приборах в качестве сердечников используются катушки с отожженой железной проволокой. При этом полоски на них идут параллельно тем линиям, которые расположены на магнитном потоке.

Обратите внимание! Ограничение вихревой энергии происходит изолирующими прокладками, то есть жгуты состоят из отдельных жил, изолированных между собой.

Уменьшение токовой силы

Возможные проблемы

Вихревые виды проводят энергию и рассеивают ее, выделяя джоулевую теплоту. Такая энергия ротора асинхронной двигательной установки готовится из фурромагнетиков и способствует нагреву сердечников.

Чтобы бороться с подобным явлением, сердечники создаются из тонкой стали, покрываются изоляцией и устанавливаются поперек пластин. Если пластины имеют небольшую толщину, они обладают малой объемной плотностью. Благодаря ферритам и веществам, имеющим большое магнитосопротивление, сердечники делаются сплошными. Направление их ослабляет энергию внутри провода.

В результате он неравномерный. Это явление скин-эффекта или поверхностного эффекта, из-за которого внутренний проводник бесполезен, и в цепях, где есть большая частота, используются проводниковые трубки.

Обратите внимание! Скин-эффект применяется для того, чтобы разогревать поверхностный металл для металлической закалки. При этом закалка может быть проведена на любой глубине.

Проблемы, вызванные индукционными токами

Фуко являются индукционными токами, которые возникают в крупных проводниках сплошного типа. Обозначаются буквой ф. Они имеют свойство нагрева проводников.

В результате чего они чаще используются в индукционного типа печах. Важно отметить, что способны генерировать магнитное поле. В этом механизм их работы. В некоторых случаях они полезны, в других нежелательны.

В любом случае они используются во многих устройствах.

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/toki-fuko

Вихревые токи Фуко: причины возникновения и применение

В электричестве есть целый ряд явлений, которые нужно знать специалистам. Хоть и не вся информация может пригодиться в повседневной практике, но иногда поможет понять причину какой либо проблемы.

Вихревые токи послужили причиной становления некоторых технологических ухищрений при изготовлении электрических машин и даже стали основой для принципа работы некоторых изобретений.

Давайте разберемся, что такое вихревые токи Фуко и как они возникают.

Краткое определение

Вихревые токи — это токи, которые протекают в проводниках под воздействием на них переменного магнитного поля. Не обязательно поле должно изменяться, может и тело двигаться в магнитном поле, все равно в нем начнёт течь ток.

Нельзя найти реальную траекторию движения токов для их учёта, ток протекает там, где находит путь с наименьшим сопротивлением. Вихревые токи всегда протекают по замкнутому контуру. Основные условия для его возникновения — нахождение предмета в переменном магнитном поле или его перемещение относительно поля.

История открытия

В 1824 году учёный Д.Ф. Араго проводил эксперимент. Он на одной оси смонтировал медный диск, над ним расположил магнитную стрелку. При вращении магнитной стрелки диск начинал двигаться.

Так впервые наблюдали явление вихревых токов. Диск начинал вращаться из-за того, что из-за протекания токов появлялось магнитное поле, которое взаимодействовало со стрелкой.

Это назвали, тогда как явление Араго.

Спустя пару лет М. Фарадей, открывший закон электромагнитной индукции, объяснял это явление таким образом: подвижное магнитное поле наводит в диске ток (как в замкнутом контуре) и он взаимодействует с полем стрелки.

Почему второе название — это токи Фуко? Потому что физик Фуко подробно исследовал явление вихревых токов. В ходе своих исследований он сделал великое открытие. Оно заключалось в том, что тела под воздействием вихревых токов нагреваются. С теорией разобрались, теперь мы расскажем о том, где применяются токи Фуко и какие вызывают проблемы.

На видео ниже предоставлено более подробное определение данного явления:

  Как провести проводку в доме из СИП-панелей?

Вред от вихревых токов

Если вы рассматривали конструкцию сетевого трансформатора 50 Гц, наверняка обратили внимание, что его сердечник набран из тонких листов, хотя может показаться что проще было сделать цельную литую конструкцию.

Дело в том, что так борются с вихревыми токами. Фуко установил нагрев тел, в которых они протекают. Так как работа трансформатора и основана на принципах взаимодействия переменных магнитных полей, то вихревые токи неизбежны.

Любой нагрев тел – это выделение энергии в виде тепла. В таком случае будут возникать потери в сердечнике. Чем это опасно? В электроустановке сильный нагрев приводит к разрушению изоляции обмоток и выходу из строя машины. Вихревые токи зависят от магнитных свойств сердечника.

Как снизить потери

Потери энергии в магнитопроводе не приносят пользы, тогда как с ними бороться? Чтобы снизить их величину сердечник набирают из тонких пластин электротехнической стали — это своеобразные меры профилактики для снижения паразитных токов. Такие потери описывает формула, по которой можно произвести расчет:

Как известно: чем меньше сечение проводника, тем больше его сопротивление, а чем больше его сопротивление, тем меньше ток. Пластины изолируют друг от друга окалиной или слоем лака. Сердечники крупных трансформаторов стягиваются изолированной шпилькой. Так снижают потери сердечника, т.е. это и есть основные способы уменьшения токов Фуко.

Какие последствия от влияния этого явления? Магнитное поле, возникающее из-за протекания токов Фуко ослабляет поле, из-за которого они возникли. То есть вихревые токи уменьшают силу электромагнитов. То же самое касается и конструкции деталей электродвигателей и генератора: ротора и статора.

Применение на практике

Теперь о полезных сферах применения токов Фуко. Огромный вклад был внесен в металлургию изобретением индукционных сталеплавильных печей. Они устроены таким образом, что расплавляемую массу металла помещают внутри катушки, через которую протекает ток высокой частоты. Его магнитное поле наводит большие токи внутри металла до его полного плавления.

  Уникальный дом в виде сапога

Примечание автора! Развитие индукционных печей значительно повысило экологичность производства металла и изменило представление о методах плавки.

Я работаю на металлургическом комбинате, где десять лет назад запустили новый высокотехнологичный цех с такими установками, а спустя несколько лет после освоения нового оборудования был закрыт классический мартен.

Это говорит о продуктивности такого способа нагрева металлов. Также используются вихревые токи для поверхностной закалки металла.

Наглядное применение на практике:

Кроме металлургии они используются на производстве электровакуумных приборов. Проблемой является полное удаление газов перед герметизацией колбы. С помощью токов Фуко электроды лампы разогревают до высоких температур, таким способом деактивируя газ.

В быту вы можете встретить кухонные индукционные плиты, на которых готовят пищу, благодаря как раз применению данного явления. Как видите, вихревые токи имеют свои плюсы и минусы.

Токи Фуко несут и пользу, и вред. В некоторых случаях их влияние влечёт за собой не электрические проблемы. Например, трубопровод, проложенный около кабельных линий, быстрее сгнивает без видимых сторонних причин.

В то же время устройства индукционного нагрева довольно показали себя с хорошей стороны, тем более такой прибор для бытового использования можно собрать самому.

Надеемся, теперь вы знаете, что такое вихревые токи Фуко, а также какое применение нашлось им на производстве и в быту.

Источник: https://www.remontostroitel.ru/vihrevye-toki-fuko-prichiny-vozniknoveniya-i-primenenie.html

Вихревые токи: физический смысл, потери, поле, применение

В свою очередь, вихревые токи индуцируют собственные магнитные потоки, замыкающиеся в проводнике, которые в соответствии с правилом Ленца препятствуют изменению магнитного потока прибора или устройства, тем самым ослабляя его.

Рассмотрим процесс формирования вихревых токов в металлическом сердечнике, помещенном в магнитное поле катушки, по которой протекает переменный ток. Вокруг катушки формируется переменный магнитный поток, пересекающий сердечник.

В сердечнике также будет индуцироваться ЭДС, вызывающая в нем так называемые вихревые токи, которые нагревают сердечник. Поскольку сопротивление сердечника незначительно, то наводимые индукционные токи могут быть достаточно большими, что приведет к сильному нагреву сердечника.

Первые исследования в области изучения вихревых токов были проведены в 1824 г. французким физиком Д.Ф. Араго, который обнаружил их наличие в медном диске, находящемся на оси под обращающейся магнитной стрелкой.

Под воздействием вихревых токов диск оборачивался.

Первые подробные исследования вихревых токов были проведены французским исследователем Фуко, и впоследствии по его имени они и получили свое название.

Методы уменьшения вихревых токов

Мощность, расходуемая на нагрев электротехнических устройств электромагнитного типа, значительно снижает их КПД. Поэтому с целью уменьшения величины вихревых токов повышают сопротивление магнитопровода.

Для этого сердечники выполняют не сплошными, а набирают из отдельных тонких пластин (толщиной 0,1- 0,5 мм), покрытым слоем изоляционного материала.

Также при изготовлении сердечника в сырье вводят специальные добавки, увеличивающие его сопротивление.

Практическое применение токов Фуко

В некоторых случаях вихревые токи используют в полезных целях. К примеру, создание устройства магнитного тормоза диска электросчетчика. Оборачиваясь, диск пересекает магнитные линии магнита, в толщине диска формируется вихревые токи, которые создают свои магнитные потоки, препятствующие вращению диска, и вызывающие его торможение.

Полезное действие вихревые токи оказывают при индукционной плавке металлов.

Для этого тигель с металлом размещают в магнитное поле, которое своим воздействием индуцирует вихревые токи, расплавляющие металл, при этом тигель остается холодным.

Источник: https://pue8.ru/elektrotekhnik/592-vikhrevye-toki.html

Вихревые токи Фуко

В некоторых случаях движение металлических деталей в электрических машинах и устройствах происходит через магнитные поля.

В других ситуациях возможны пересечения неподвижных металлических элементов с силовыми линиями магнитного поля, изменяющегося по величине. В результате, внутри металлических деталей происходит индуктирование ЭДС самоиндукции.

Под влиянием ЭДС в них образуются вихревые токи Фуко, замыкающиеся в массе и вызывающие образование вихревых токовых контуров.

Физические свойства и определение токов Фуко

К вихревым токам относятся электрические токи, которые возникают под влиянием электромагнитной индукции, появляющейся в металлической или другой проводящей среде. Эта индукция появляется под воздействием изменяющегося магнитного потока.

В свою очередь вихревые токи способствуют появлению собственных магнитных потоков. В соответствии с законом Ленца, они оказывают противодействие магнитному потоку катушки и делают его слабее. Это приводит к нагреву сердечника и бесполезным тратам электрической энергии. Данный процесс можно рассмотреть подробнее на примере металлического сердечника. На него помещается катушка, с пропущенным переменным током. Вокруг катушки происходит образование переменного магнитного тока, пересекающего сердечник. Одновременно в нем наводится индуцированная электродвижущая сила, вызывающая, в свою очередь, вихревые токи. Их действие вызывает нагревание сердечника. При незначительном сопротивлении сердечника, наведенные токи могут иметь довольно большое значение и привести к существенному нагреву.

Как уменьшить действие токов Фуко

Действие вихревых токов необходимо снизить, поскольку мощности, бесполезно расходуемые для нагрева сердечника, приводят к снижению КПД электромагнитных устройств.

С целью уменьшения этой мощности, в магнитопроводе необходимо увеличить сопротивление. Поэтому для набора сердечников используются отдельные тонкие пластины, толщиной от 0,1 до 0,5 мм.

Изоляция пластин между собой осуществляется специальными лаками или окалиной.

Короткое замыкание: формула для расчета

Набор магнитопроводов для всей аппаратуры переменного тока и сердечников для устройств постоянного тока также осуществляется из пластин, изолированных между собой. Для их изготовления применяется штампованная листовая электротехническая сталь. Плоскости пластин размещаются параллельно с направлением магнитного потока. Таким образом, сечение сердечника оказывается разделенным, что приводит к ослаблению и уменьшению магнитных потоков. Соответственно, наблюдается снижение ЭДС, индуктируемых этими потоками. Именно они способствуют появлению вихревых токов. Практикуется ввод в материал сердечника специальных добавок, способствующих росту его электрического сопротивления.

В некоторых конструкциях катушек для набора сердечников используется отожженная железная проволока. Расположение железных полосок осуществляется параллельно с линиями магнитного потока.

Ограничение вихревых токов, протекающих в перпендикулярных плоскостях с магнитным потоком, выполняется с помощью изолирующих прокладок.

Снижение токов Фуко в проводах происходит следующим образом: в состав жгутов входят отдельные жилы, изолированные между собой.

Использование вихревых токов

Несмотря на большое количество отрицательных моментов, токи Фуко нашли свое применение в различных областях. Например, они успешно используются в электрических счетчиках как магнитный тормоз диска.

Токи Фуко применяются во многих технологических операциях, связанных с токами высокой частоты. Без них не обходится изготовление вакуумных устройств и приборов, где требуется тщательная откачка воздуха и газов.

Металлическая арматура, помещенная внутрь баллона, содержит остатки газа, удаляющиеся только после заваривания колбы. Полное удаление газов производится высокочастотным генератором, в поле которого помещается прибор.

Источник: https://electric-220.ru/news/vikhrevye_toki_fuko/2016-06-13-975

Исследование токов Фуко

Исследование токов Фуко ( Сорокин Антон, МОУ СОШ № 11 г. Ейска, Краснодарский край. Руководитель: Семке А.И.)

Вихревые токи, токи Фуко (в честь Фуко, Жан Бернар Леон) – вихревые индукционные токи, возникающие в массивных проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д.Ф Араго (1786 — 1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M.

Фарадеем с позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске токи (вихревые), которые взаимодействуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко (1819—1868) и названы его именем.

Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть, замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы.

В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем.

Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и др.

Под действием этих ЭДС в массе металлической детали протекают вихревые токи (токи Фуко), которые замыкаются в массе, образуя вихревые контуры токов. Вихревые токи порождают свои собственные магнитные потоки, которые, по правилу Ленца, противодействуют магнитному потоку катушки и ослабляют его. Кроме того, они вызывают нагрев сердечника, что является бесполезной тратой энергии.

  • Объект исследования: электрические токи в сплошных средах
  • Предмет исследования: эффекты, возникающие при порождении токов Фуко
  • Цель работы: Исследовать эффекты, возникающие при порождении токов Фуко в сплошных средах
  • Задачи исследования:

1. Изучить имеющиеся информационные, научные и электронные источники информации по данной теме исследования.

2. Изготовить физический маятник.

3. Провести измерения силы сопротивления при колебаниях физического маятника в обычных условиях и при возникновении токов Фуко.

Гипотеза исследования: энергия магнитного поля, порождаемого токами Фуко, зависит от толщины медных пластин

Результаты исследования. В ходе проведенного исследования мы обнаружили, что число затухающих колебаний зависит от значения тока Фуко и магнитного поля, его порождающего.

При увеличении толщины медных пластин число колебаний уменьшается. При толщине медных пластин равной 6 мм число колебаний стало равным 1.

Результаты данного исследования, возможно, использовать для проектирования тормозных устройств подъемных кранов, эскалаторов, вагонеток в промышленности и транспорте.

Энергия магнитного поля, порождаемого токами Фуко, зависит от толщины медных пластин. С увеличением числа медных пластин, а, следовательно, толщины меди, энергия магнитного поля, порождаемого токами Фуко, увеличилась.

Cиловое действие токов Фуко можно использовать в успокоителях колебаний подвижных частей приборов и аппаратов, в индукционных тормозах (в которых массивный металлический диск вращается в поле электромагнитов).

См. также

Учебное оборудование, производимое и поставляемое ЗАО «Крисмас+» для исследования физических и физико-химических параметров состояния окружающей среды

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Источник: https://u-center.info/libraryschoolboy/researchphysical/toki-fuko

Токи Фуко

Токи Фуко (в честь Фуко, Жан Бернар Леон) — это вихревые замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока.

Вихревые токи являются индукционными токами и образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина токов Фуко тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.

В отличие от электрического тока в проводах, текущего по точно определённым путям, Вихревые токи замыкаются непосредственно в проводящей массе, образуя вихреобразные контуры.

Эти контуры тока взаимодействуют с породившим их магнитным потоком.

Согласно правилу Ленца, магнитное поле вихревых токов направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, индуцирующего эти вихревые токи.

Если медную пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью ? в пространство между полосами магнита, то пластина практически остановится в момент ее вхождения в магнитное поле

Замедление движения связано с возбуждением в пластине вихревых токов, препятствующих изменению потока вектора магнитной индукции. Поскольку пластина обладает конечным сопротивлением, токи индукции постепенно затухают и пластина медленно двигается в магнитном поле. Если электромагнит отключить, то медная пластина будет совершать обычные колебания, характерные для маятника.

Вихревые токи приводят к неравномерному распределению магнитного потока по сечению магнитопровода.

Это объясняется тем, что в центре сечения магнитопровода намагничивающая сила вихревых токов, направленная навстречу основному потоку, является наибольшей, так как эта часть сечения охватывается наибольшим числом контуров вихревых токов.

Такое «вытеснение» потока из середины сечения магнитопровода выражено тем резче, чем выше частота переменного тока и чем больше Магнитная проницаемость ферромагнетика. При высоких частотах поток проходит лишь в тонком поверхностном слое сердечника.

Это вызывает уменьшение кажущейся (средней по сечению) магнитной проницаемости. Явление вытеснения из ферромагнетика магнитного потока, изменяющегося с большой частотой, аналогично электрическому Скин-эффекту и называемому магнитным скин-эффектом.

В соответствии с законом Джоуля — Ленца вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Поэтому вихревые токи приводят к потерям энергии (потери на вихревые токи) в магнитопроводах (в сердечниках трансформаторов и катушек переменного тока, в магнитных цепях машин).

Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи (и вредного нагрева магнитопроводов) и уменьшения эффекта «вытеснения» магнитного потока из ферромагнетиков магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока делают не из сплошного куска ферромагнетика (электротехнической стали), а из отдельных пластин, изолированных друг от друга.

Такое деление на пластины, расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, ограничивает возможные контуры путей вихревого тока, что сильно уменьшает величину этих токов.

При очень высоких частотах применение ферромагнетиков для магнитопроводов нецелесообразно; в этих случаях их делают из магнитодиэлектриков, в которых вихревые токи практически не возникают из-за очень большого сопротивления этих материалов.

При движении проводящего тела в магнитном поле индуцированные вихревые токи обусловливают заметное механическое взаимодействие тела с полем.

На этом принципе основано, например, торможение подвижной системы в счётчиках электрической энергии, в которых алюминиевый диск вращается в поле постоянного магнита.

В машинах переменного тока с вращающимся полем сплошной металлический ротор увлекается полем из-за возникающих в нём вихревых токов. Взаимодействие вихревого тока с переменным магнитным полем лежит в основе различных типов насосов для перекачки расплавленного металла.

Вихревые токи возникают и в самом проводнике, по которому течёт переменный ток, что приводит к неравномерному распределению тока по сечению проводника. В моменты увеличения тока в проводнике индукционные вихревые токи направлены у поверхности проводника по первичному электрическому току, а у оси проводника — навстречу току.

В результате внутри проводника ток уменьшится, а у поверхности увеличится. Токи высокой частоты практически текут в тонком слое у поверхности проводника, внутри же проводника тока нет. Это явление называется электрическим скин-эффектом.

Чтобы уменьшить потери энергии на вихревые токи, провода большого сечения для переменного тока делают из отдельных жил, изолированных друг от друга.

Вихревые токи применяются для пайки, плавки и поверхностной закалки металлов, а их силовое действие используется в успокоителях колебаний подвижных частей приборов и аппаратов, в индукционных тормозах (в которых массивный металлический диск вращается в поле электромагнитов) и т. п.

Применение токов Фуко

Полезное применение вихревые токи нашли в устройстве магнитного тормоза диска электрического счетчика. Вращаясь, диск пересекает магнитные силовые линии постоянного магнита. В плоскости диска возникают вихревые токи, которые, в свою очередь, создают свои магнитные потоки в виде трубочек вокруг вихревого тока. Взаимодействуя с основным полем магнита, эти потоки тормозят диск.

В ряде случаев, применяя вихревые токи, можно использовать технологические операции, которые невозможно применить без токов высокой частоты. Например, при изготовления вакуумных приборов и устройств из баллона необходимо тщательно откачать воздух и иные газы.

Однако в металлической арматуре, находящейся внутри баллона, имеются остатки газа, которые можно удалить только после заваривания баллона.

Для полного обезгаживания арматуры вакуумный прибор помещают в поле высокочастотного генератора, в результате действия вихревых токов арматура нагревается до сотен градусов, остатки газа при этом нейтрализуются.

Вихревые токи находят полезное применение также при индукционной плавке металлов и поверхностной закалке токами высокой частоты.

Источник: https://www.radioingener.ru/toki-fuko/

Токи Фуко — понятие и применение на практике

Взаимодействие электромагнитного поля с проводниками образует вихревые токи. Это явление способно выполнять полезные и вредные функции.

В определенных ситуациях энергия затрачивается попусту либо ухудшает работоспособность трансформаторов и линий электропередачи.

Однако правильное применение базовых принципов данного эффекта позволяет бесконтактным образом исследовать состав материалов, решать другие практические задачи.

В индукционных варочных панелях токи Фуко разогревают посуду с экономичным потреблением электроэнергии

Открытие вихревых токов

По историческим данным, впервые это явление обнаружил в начале 19 века французский исследователь Д. Араго. Специалистам известен его наглядный опыт. Вращение намагниченной стрелкой приводит в движение тонкий диск из меди, расположенный на небольшом расстоянии сверху.

Природу явления раскрыл М. Фарадей, объяснивший представленный простой пример перемещения взаимодействием поля и образованных в проводнике токов. Они получили специфическое название по фамилии ученого.

Фуко обнаружил нагрев тел при достаточно сильном энергетическом потенциале источника переменного тока.

Природа вихревых токов

Трансформатор — виды и применение

Образование ЭДС в проводниках при воздействии изменяющегося магнитного потока называют индукцией. На принципах этого явления функционируют электродвигатели, генераторы, катушки фильтров и колебательных контуров.

Что это такое токи Фуко, показано на рисунке

При определенном расположении источника переменного поля и проводника приходится учитывать отмеченные выше эффекты. При необходимости в контрольных точках можно измерить определенное напряжение. Важные особенности:

  • с учетом неравномерного распределения электрической проводимости затруднено точное определение траектории токов;
  • они будут возникать при перемещении пластины относительно постоянного магнита;
  • линии образуют замкнутые контуры в толще образца;
  • они расположены перпендикулярно вектору магнитного потока.

Практическое применение вихревых токов

Применение и эксплуатация элегазовых выключателей

Прохождение сильного тока повышает энергетический потенциал молекулярной решетки, что сопровождается нагревом.

Это явление объясняет возможность использования соответствующей технологии для бесконтактного повышения температуры проводящих материалов.

Если приводить пример с индукционной варочной панелью, можно подчеркнуть следующие плюсы:

  • образование тепла в глубине дна посуды обеспечивает эффективный нагрев рабочей зоны;
  • температура на поверхности панели не повышается чрезмерно;
  • тепловое воздействие на продукты выполняется быстрее, по сравнению с аналогами (спиральные ТЭНы, газовые плиты).

Привести пример на основе опыта с вращением диска несложно. Этот же принцип реализован в конструкции электромеханического счетчика потребленной энергии. В данном случае вращение рабочего узла обеспечивается наведенными токами. Ускорение/ замедление соответствует изменению мощности в нагрузке.

При увеличении тока можно нагреть металлы (сплавы) до температуры плавления

При тщательном изучении тематических вопросов можно найти определенные минусы. Электромагнитный поток в цельном сердечнике трансформатора способен увеличить энергетические потери. По этой причине соответствующие детали создают из комплекта пластин, покрытых слоем диэлектрика. Эти элементы соединяют изолированным стержнем.

Вихри и скин-эффект

Что является источником магнитного поля

При определенном расположении рабочего тела и генератора электромагнитных волн токи на поверхности становятся сильнее, чем в глубине. Эту особенность (скин эффект) учитывают при создании специальных покрытий.

Принципы вихревых токов

Для детального изучения процессов можно рассмотреть действие полей при подключении к источнику типовой катушки индукции. Переменный ток в проводнике образует силовые линии поля.

Напряженность создает разницу потенциалов в соседних петлях. Движение электронов формирует вихревые токи.

Они движутся по траекториям наименьшего сопротивления, которое изменяется при наличии в изделиях примесей, трещин, полостей и других дефектов.

Закон Ома

Вихревые токи – это направленное движение электронов в проводнике. Поэтому рассматриваемые явления вполне могут быть описаны базовыми физическими формулами и определениями.

Сила тока рассчитывается по закону Ома:

I = (-1/R) * (dФ/dt), где:

  • R – электрическое сопротивление;
  • Ф – магнитный поток;
  • dt – интервал времени.

Понятно, что для практических вычислений сложнее всего выяснить значение проводимости. Кроме отмеченных выше неравномерностей пути прохождения тока (различия проводника), траектория меняется под воздействием переменного поля.

Индуктивность

Следует подчеркнуть проницаемость проводника силовыми линиями электромагнитного поля. Такое воздействие при увеличении тока источника питания интенсифицирует вихревые эффекты в контрольном образце, установленном на небольшом расстоянии.

Амплитуда наведенных токов и фаза определяются нагрузкой и проводимостью катушки индукции. Как и в предыдущем примере, разрывы и другие дефекты проводящего участка оказывают существенное влияние на рабочие электрические характеристики конструкции.

Магнитные поля

Зависимость от параметров материалов показана на рисунке. Цифрами отмечены:

  1. пара или диамагнетики;
  2. ферриты;
  3. железо.

Как будут возникать токи в разных образцах при равных общих условиях

Интересно. Взаимное воздействие оказывают магнитные поля, созданные катушкой и вихревыми процессами.

Дефектоскопия

Рассмотренные недостатки можно преобразовать в достоинства. По изменению вихревых токов определяют наличие дефектов при сканировании контрольных образцов. При создании измерительных приборов учитывают следующие факторы:

  • проводимость определяет силу и путь прохождения токов;
  • ровные поверхности исследовать проще;
  • вихревые процессы активизируется при уменьшении рабочей области.

Обнаружение контура дефектоскопом

С учетом целевого назначения корректируют конструкцию и размещение датчиков. Как правило, катушку устанавливают ближе к месту измерения. Корректируют форму изделия для лучшего соответствия объекту обследования.

Уменьшение вихревых токов

Чтобы успешно бороться с негативными проявлениями вихревых эффектов в электроэнергетике и других областях, пользуются отмеченными особенностями. В частности, увеличивают сопротивление проводников добавлением кремниевых и других присадок. Наборы из пластин размещают параллельно вектору магнитного потока. Обеспечивают надежную изоляцию элементов конструкции.

Полезное и негативное воздействие

Почему явление может применяться для решения практических задач, показано выше на конкретных примерах. Однако следует помнить о потерях, которые способны провоцировать вихревые токи. Для исключения ошибок необходимо тщательно проверять конструкторский расчет. Обязательно нужно оценить степень влияния переменного магнитного поля на проводящие материалы.

Видео

Источник: https://amperof.ru/teoriya/toki-fuko-ponyatie-primenenie.html

Вихревые токи – токи Фуко, что это такое и где они используются

Вихревые или еще так называемые цикличные токи могут нести в себе помимо вреда еще и пользу. С одной стороны, вихревые токи — это непосредственная причина потерь электроэнергии в проводнике либо же катушке. В то же самое время на этом эффекте построены современные индукционные печи, так что польза от таких токов есть. Давайте поговорим о пользе и вреде немного по подробней.

yandex.ru

Краткое определение

Для начала давайте дадим определение озвученному явлению. Вихревые токи — это такие токи, которые начинают протекать по причине воздействия переменного магнитного поля. При этом может изменяться не само поле, а положение проводника в этом поле, то есть если проводник начнет перемещаться в статичном поле, то в нем все равно образуются токи Фуко.

И траекторию протекания таких токов определить невозможно. Известно лишь то, что ток проходит в том месте, где сопротивление минимально.

Как открыли это явление

Изначально вихревые токи были зафиксированы в 1824 году ученым Д.А. Араго во время проведения следующего опыта:

На одной оси были смонтированы медный диск и магнитная стрелка, диск располагался внизу, а стрелка несколько выше. Так вот, когда стрелку вращали, то медный диск также начинал вращаться, так как протекающие токи формировали магнитное поле, которое и вступало во взаимодействие с магнитной стрелкой.

Наблюдаемый эффект получил название – явление Араго.

yandex.ru

По истечении нескольких лет этот вопрос стал изучать Максвелл Фарадей, который как раз открыл закон электромагнитной индукции. Так вот, согласно открытому закону было сделано предположение, что магнитное поле оказывает непосредственное воздействие на атомарную решетку проводника.

И образующийся в результате данного воздействия электрический ток, всегда формирует магнитное поле во всем проводнике.

А подробно описал вихревые токи уже экспериментатор Фуко, именно поэтому второе название вихревых токов – токи Фуко. С историей немного познакомились, теперь давайте узнаем природу вихревых токов.

Природа вихревых токов

  • Замкнутые циклические токи могут образоваться в проводнике только в том варианте, когда магнитное поле, в котором находится проводник, имеет нестабильную структуру, то есть имеет вращение или изменяется со временем.
  • Из этого следует, что сила вихревых токов имеет прямую связь со скоростью изменения магнитного потока, проходящего через проводник.
  • По общепринятой теории электроны перемещаются в проводнике линейным образом из-за разности потенциалов, а это значит, что ток имеет прямое направление.

yandex.ru

Токи Фуко ведут себя совершенно по-другому и образуют вихревой замкнутый контур прямо в проводнике. При этом данные токи способны на взаимодействие с магнитным полем, которое их и создало.

Проводя исследование этих токов, ученый Ленц сделал вывод, что сгенерированное вихревыми токами магнитное поле не позволяет магнитному потоку, который и создал эти токи, измениться. При этом направленность силовых линий вихревого тока идентично вектору направления индукционного тока.

Вихревые токи и их вред

Давайте вспомним, как выглядит обычный трансформатор.

Так вот, если вы внимательно посмотрите на сердечник, то вы увидите, что он собран из отдельных пластин. А вам не кажется, что гораздо проще его было выполнить цельным?

Именно таким «дроблением» пытаются максимально снизить негативное воздействие токов Фуко. Ведь вихревые токи нагревают тело, в котором они протекают.

Как же они появляются в трансформаторе? Его работа и основана на принципах взаимодействия магнитных полей переменного характера, а как мы уже знаем переменное поле неизбежно порождает вихревые токи.

yandex.ru

Получается, что вихревой ток нагревает сердечник. А нагрев ведет к снижению КПД и сильный перегрев приведет к оплавлению изоляции, а значит разрушению трансформатора.

Как снижают потери

Данные потери могут быть описаны следующей формулой:

Как вы знаете, верно следующее утверждение: проводник с маленьким сечением обладает большим сопротивлением, а чем больше сопротивление проводника, тем меньший ток проходит через него.

Именно поэтому сердечник выполнен из цельного куска стали, а не собран из тонких пластин, которые изолированы друг от друга окалиной или слоем лака. Такой способ сборки сердечника максимально уменьшает потери в сердечнике, то есть сводят вихревые токи до минимума.

Полезное использование вихревых токов

Данные токи не только несут негатив. Их давно научились использовать с пользой. Так, например, свойства вихревых токов используются в индукционных счетчиках. Данные токи замедляют вращение алюминиевого диска, который вращается под действием магнитного поля.

Так же создание индукционных сталеплавильных печей оказало несоизмеримый вклад в развитие всей современной индустрии производства стали.

yandex.ru

Такие печи работают следующим образом: металл, который будут подвергать плавлению, помещают внутрь катушки, через которую начинают пропускать ток повышенной частоты. При этом магнитное поле формирует большие токи внутри металла, и последующий нагрев расплавляет металл.

В многоквартирных домах вы сможете увидеть индукционные плитки, принцип работы которых также основан на использовании эффекта образования вихревых токов.

Заключение

Это все, что я хотел вам рассказать о вихревых токах (токах Фуко). Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5aef12c13dceb76be76f1bb1/5c7a80b99aa57f00b340551f

Закон електромагнітної індукції презентація

Закон електромагнітної індукції презентація

Скачать закон електромагнітної індукції презентація djvu

30-09-2021

В презентации рассматриваются следующие вопросы:явление электромагнитной индукции;отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных;магнитный пот.  Презентация. Электромагнитная индукция. В презентации рассматриваются следующие вопросы: •явление электромагнитной индукции; •отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных; •магнитный поток; •направление индукционного тока; •правило Ленца; •закон электромагнитной индукции; •вихревое электрическое поле; •ЭДС индукции в движущихся проводниках; •применение явления электромагнитной индукции. Просмотр содержимого документа «Презентация. Электромагнитная индукция». В презентации подробно описывается природа этого явления, рассматривается характеристика вихревого электрического поля. Учащиеся узнают, в чем отличие вихревого электрического поля от потенциального. Подробно описывается закон электромагнитной индукции и способы получения индукционного тока. Слушатели познакомятся с правилом Ленца и простейшими ситуациями его применения. Кроме этого в данной работе объясняется взаимодействие магнита и индукционного тока.

Презентацию на тему “Закон электромагнитной индукции” можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Физика. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад – нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 16 слайд(ов). Скачать презентацию ( Мб) Смотреть похожие презентации Конспекты для презентации. Слайды презентации. Слайд 1. ЭДС индукции. явление электромагнитной индукции. Слайд 2. По желанию – презентация «Применение вихревого электрического поля (токи Фуко)». Пользовательское соглашение. [email protected] X. Чтобы скачать данную презентацию, порекомендуйте её своим друзьям в любой соц. сети. После этого кнопка ЗАГРУЗКИ станет активной! Кнопки рекомендации: загрузить презентацию.

Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Куда направлен индукционный ток? Правило Ленца. Направление индукционного тока определяется следующим образом: установить направление внешнего магнитного поля В. определить увеличивается или уменьшается поток вектора магнитной индукции внешнего поля. Презентация – Закон электромагнитной индукции. Нажмите для просмотра. На весь экран. Похожие презентации. Лабораторная работа «Изучение явления электромагнитной индукции» Электромагнитная индукция.  Почему сформулировали закон электромагнитной индукции не для силы тока, а для ЭДС? Записать закон электромагнитной индукции. В законе электромагнитной индукции стоит знак «минус». Почему? Решение задач 1.За 5 мс в соленоиде, содержащем витков провода, магнитный поток равномерно убывает с 7 мВб до 3 мВб.

Презентацию на заданную тему можно скачать внизу страницы, поделившись ссылкой в социальных сетях! Главная. Физика. Презентация по физике 11 класс Закон электромагнитной индукции. Слайды и текст этой презентации. Слайд 1. Текст слайда: Закон электромагнитной индукции. Слайд 2. Текст слайда: Цель: познакомиться с явлением электромагнитной индукции; показать значение этого явления для физики и техники; ввести понятие вихревого электрического поля; научиться определять направление индукционного тока. Слайд 3. Текст слайда: 1. История открытия явления ЭМИ. 2. Опыты Фарадея. 3. Магнитный поток. Дополнительная образовательная программа «Подготовительный курс для абитуриентов колледжа» Тема «Явление электромагнитной индукции». Автор Електромагнітної А.Б. Повторение. Магнитный поток. Магнитное поле в каждой точке пространства полностью характеризуется вектором магнитной индукции. Магнитный поток. Магнитный поток. Магнитным потоком через плоскую поверхность понимают скалярную физическую величину, численно равную произведению модуля магнитной индукции на площадь поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между нормалью к поверхности и магнитной индукцией. Ф=BScosα. В – модуль вект.

Закон електромагнітної індукції — презентація з фізики на порталі GDZ4YOU — з нами вчитись дійсно легко, відчуй це!  Напрямок індукційного струму ЕРС індукції в замкнутому контурі створює індукційний струм такого напрямку, що він своїм магнітним полем компенсує зміну зовнішнього магнітного поля. Слайд #7. ЕРС індукції. Закон електромагнітної індукції Середнє значення ЕРС індукції в провідному контурі дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує цей контур. Завантажити презентацію. ×. Скарга на матеріал.

сайт интересующую Вас тему. індукції презентація електромагнітної закон есть,спс Извините, ничем

Явище електромагнітної індукції використовується у: Трансформаторах – пристроях для перетворення параметрів напруги і сили струму. Лічильниках електричної енергії – електричних вимірювальних приладах, що застосовують для обліку спожитої електричної енергії. Мікрофонах – приладах, що перетворюють звукові коливання на коливання сили електричного струму. Перетворює механічну енергію коливань повітря наелектричну енергію.  Трансформаторах – пристроях для перетворення параметрів напруги і сили струму. Лічильниках електричної енергії – електричних вимірювальних приладах, що застосовують для обліку спожитої електричної енергії. Презентация на тему Електромагнітна індукція, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 33 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций biosonuyut.ru в закладки! Главная. Физика. Електромагнітна індукція. Слайды и текст этой презентации. Слайд 1. Текст слайда: ЛЕКЦІЯ   Електромагнітна індукція – це явище виникнення електричного струму у замкненому контурі при зміні потоку магнітної індукції, що охоплюється цим контуром. Слайд 8. Текст слайда.

Закон електромагнітної індукції описує явище електромагнітної індукції в узагальненій формі. У ньому підкреслюється, що в разі електромагнітної індукції з’являється ЕРС, яка і є причиною виникнення електричного струму в замкнутих провідниках при зміні магнітного потоку. Найцікавіше, що зв’язок між цими двома явищами виявився надзвичайно простим. Це стало можливим завдяки введенню такого узагальненого поняття, як магнітний потік. Явище електромагнітної індукції підпорядковане закону електромагнітної індукції Закон електромагнітної індукції формулюється так: електрорушійна сила індукці. По желанию – презентация «Применение вихревого электрического поля (токи Фуко)». Пользовательское соглашение. [email protected] X. Чтобы скачать данную презентацию, порекомендуйте её своим друзьям в любой соц. сети. После этого кнопка ЗАГРУЗКИ станет активной! Кнопки рекомендации: загрузить презентацию.

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике на тему “Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.” (10 класс). Презентация по физике на тему “Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.” (10 класс).  Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Подготовил – учитель физики КГУ «Урицкая средняя школа №1 отдела образования акимата Сарыкольского района» Иванов Ю.Д. На этой странице вы можете посмотреть и скачать Урок и презентация по теме “Электромагнитная индукция”; 9 класс.  Т.к. презентация содержит макросы и геометрія 9 клас мерзляк тестові завдання, то при её открытии будет выведено предупреждение системы безопасности (если отключен запуск активного содержимого), необходимо разрешить запуск макросов, выбрав «Параметры» – «Включить содержимое». Презентация содержит теоретический материал, историческую справку об открытии явления ЭМИ, задачи с выбором вариантов ответа и тест из 5 вопросов на закрепление. С любого слайда можно перейти в меню. В любой момент можно завершить работу с презентацией (на слайдах размещена соответствующая кнопка).

Презентация – Электромагнитная индукция презентация к уроку по физике (11 класс) на тему. Опубликовано презентація – Лизон Людмила Алексеевна. Презентация для учеников 11 класса, очень удобно проводить во время урока такого плана презентацию, гораздо легче усвояемость материала для учащихся. Скачать: Вложение.  Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции” может быть использована на уроке физики в 11 классе при объяснении и закре Изучение темы “Индукция магнитного поля. Явление электромагнитной индукции” в помощь учителю физики. Урок построен с использованием технологии «критическое мышление».

присоединяюсь всему выше індукції закон презентація електромагнітної очень ценная штука Ожидал честно сказать, большего

Презентации» Физика» Явище електромагнітної індукції. Досліди Фарадея. Правило Ленца. Слайды и текст этой презентации. Слайд 1. Описание слайда  Правило Ленца: Індукційний струм у замкнутому контурі завжди має такий напрям, що створений ним магнітний потік через контур прагне компенсувати ту зміну магнітного потоку, яка викликала даний струм. Або: поля, струми і сили, які виникають при індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає індукцію. Слайд Описание слайда. Закон електромагнітної індукції описує явище електромагнітної індукції в узагальненій формі. У ньому підкреслюється, що в разі електромагнітної індукції з’являється ЕРС, яка і є причиною виникнення електричного струму в замкнутих провідниках при зміні магнітного потоку. Найцікавіше, що зв’язок між цими двома явищами виявився надзвичайно простим. Це стало можливим завдяки введенню такого узагальненого поняття, як магнітний потік. Явище електромагнітної індукції підпорядковане закону електромагнітної індукції Закон електромагнітної індукції формулюється так: електрорушійна сила індукці.

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике на тему “Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.” (10 класс). Презентация по физике на тему “Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.” (10 класс).  Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Подготовил – учитель физики КГУ «Урицкая средняя школа №1 отдела образования акимата Сарыкольского района» Иванов Ю.Д. В презентации рассматриваются следующие вопросы:явление электромагнитной индукции;отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных;магнитный пот.  Презентация. Электромагнитная индукция. В презентации рассматриваются следующие вопросы: •явление электромагнитной индукции; •отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных; •магнитный поток; •направление индукционного тока; •правило Ленца; •закон электромагнитной индукции; •вихревое электрическое поле; •ЭДС индукции в движущихся проводниках; •применение явления электромагнитной индукции. Просмотр содержимого документа «Презентация. Электромагнитная индукция».

Предлагается презентация урока физики в 11 классе по теме «Электромагнитная индукция». Объем и сложность материала соответствуют базовому курсу физики при двух часах в неделю. Урок проводится после завершения главы 1 «Магнитное поле» на основе опорного конспекта, содержащего основные положения главы 2 (УМК Мякишев Г.Я. и др).  В представленном ресурсе рассмотрены история открытия явления электромагнитной индукции, примеры возникновения индукционного тока, правила определения направления индукционного тока, закон электромагнитной индукции и практическое применение явления. Спасибо. 2 radugalena • План уроку: Повторимо. Ідея уроку: У природі немає випадкових явищ – користуймося ними розумно! Будемо шукати шляхи до нових знань! Зясуємо нове. Узагальнимо нове.

План закон Повторимо. Ідея уроку: У природі немає випадкових явищ – користуймося ними розумно! Будемо шукати шляхи до нових знань! Зясуємо нове. Узагальнимо нове.

Школьный физический эксперимент «Электромагнитная индукция» (разделы: «Примеры электромагнитной индукции», «Правило Ленца», «Закон ділова українська мова за ред. горбула индукции»). Компьютер и проектор. Материал «Библиотека наглядных пособий». Презентация к уроку. План урока: Этапы урока.

Вам посетить індукції презентація електромагнітної закон просто бесподобно бред

Явище, якому присвячений цей розділ, поширене в природі і застосовується людиною в різних електротехнічних пристроях і машинах. Завдяки існуванню електромагнітної індукції енергія механічного руху на електростанціях перетворюється на енергію електричного струму, без якого важко уявити собі сучасне життя. Докладне вивчення цього явища дало змогу створити численні засоби зв’язку — телефон, телеграф, радіо, телебачення тощо. Презентація електромагнітної закон Фізика скачати. Презентация на міні комбайни клас консул Електромагнітна індукція, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 33 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентація biosonuyut.ru в закладки! Главная. Физика. Електромагнітна індукція. Слайды и текст этой презентации. Слайд 1. Текст слайда: ЛЕКЦІЯ   Індукції індукція – це явище виникнення електричного струму у замкненому контурі при зміні потоку магнітної індукції, що охоплюється цим контуром. Слайд 8. Текст слайда.

Дополнительная образовательная программа «Подготовительный курс для абитуриентов колледжа» Тема «Явление электромагнитной индукции». Автор Короткова А.Б. Повторение. Магнитный поток. Магнитное поле в каждой точке пространства полностью характеризуется вектором магнитной индукции. Магнитный поток. Магнитный поток. Магнитным потоком через плоскую поверхность понимают скалярную физическую величину, численно равную произведению модуля магнитной индукции на площадь поверхности, ограниченную контуром, и на косинус угла между нормалью к поверхности и магнитной индукцией. Ф=BScosα. В – модуль вект. Презентация “Электромагнитная индукция” содержит в себе историческию справку, формулировку закона, правило Ленца, закон электромагнитной индукции.

Електромагнітна індукція. Готовые презентации в PowerPoint для детей,учащихся школ и вузов, а также для учителей и преподавателей доступны для скачивания. Все презентации разделены на категории для удобства поиска и навигации.  Закон електромагнітної індукції (закон Фарадея). Правило Ленца. 2. Індуктивність. Презентация на презентація озера 6 класс Електромагнітна індукція, предмет презентации: Физика. Этот материал содержит 33 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций biosonuyut.ru в закладки! Главная. Физика. Електромагнітна індукція. Слайды и текст этой презентации. Слайд 1. Текст слайда: ЛЕКЦІЯ   Електромагнітна індукція – це явище виникнення електричного струму у замкненому контурі при зміні потоку магнітної індукції, що охоплюється цим контуром. Слайд 8. Текст слайда.

Явище, якому присвячений цей розділ, поширене в природі і застосовується людиною в різних електротехнічних пристроях і машинах. Завдяки існуванню електромагнітної індукції енергія механічного руху на електростанціях перетворюється на енергію електричного струму, без якого важко уявити собі сучасне життя. Докладне вивчення цього явища дало змогу створити численні засоби зв’язку — телефон, телеграф, радіо, телебачення тощо. Презентація на урок Фізика скачати.

Закон Фарадея. Правило Ленца ЭДС εi электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Правило Ленца dФ i dt знак >соответствует правилу Ленца Индукционный ток в контуре имеет всегда такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающему этот индукционный ток.

Презентація з фізики для 9 класу на тему “Електромагнітна індукція. Закон Фарадея. Гіпотеза Ампера”. Всi презентації з фізики для 9 класу. ✅ Від українських вчителів. Завантажити безкоштовно на освітньому порталі «На Урок».  Презентація про електромагнітну індукцію. Містить міні-гру на перевірку знань учнів з попередньої теми, короткі анімації. Дана презентація розрахована на учнів 9 класу. Перегляд файлу. Попередній індукції 1 / 35 Наступний слайд.

Panopticon проникает внутрь: как цифровые технологии выворачивают нас наизнанку

Проводятся исследования в области благополучия и здравоохранения, чтобы обеспечить новые взаимодействия с телом (например, Leonhardt 2006). Эта очень воплощенная технология проявляется в виде датчиков, мониторов и панелей управления с техническими петлями обратной связи, которые позволяют человеку и / или его медицинской бригаде по-новому просматривать новые типы данных, а затем соответствующим образом корректировать образ жизни или режимы лечения. Все чаще маленькие мониторы можно размещать внутри , а не на человека, чтобы исследовать состояние.Эти новые разработки могут сделать доступ к информации, которая раньше была доступна лишь от случая к случаю, частью нашей повседневной жизни. Хотя значительная работа была сосредоточена как на этике, так и на практических аспектах конфиденциальности в медицинских контекстах, таких как защита данных для историй болезни пациентов (Brown and Adams 2007), меньше думают о том, как мы предвидим другие социально-политические проблемы, такие как последствия жизни подключены к местному медицинскому центру. Во время основного выступления «Видение будущего» (2006 г.) Родден заметил, что он не хотел, чтобы холодильник сговорился с его детьми, чтобы помешать ему выпить еще пива из-за повышенного уровня сахара в крови.Осведомленность о здоровье с сопутствующим ожиданием того, что о нем будут заботиться, может показаться неоспоримым благом, но несет в себе семена нового нормативного поведения с социально-политическим потенциалом.

Сложные отношения между человеческим телом (особенно его внутренней функцией) и возможными новыми формами социального поведения трудно сформулировать в рамках традиционных концепций дизайна людей как пользователей технологий. Понятие «пользователь» направляет наши размышления о воздействии на простую динамику «машина-человек», которая отделена от более широких социальных вопросов, аполитично представляет технологию и предполагает, что люди пассивны в своем взаимодействии с ней.

Напротив, в этой статье я предлагаю способ артикуляции этих социальных элементов, опираясь на теории перформативности (Butler 1990), как средство демонстрации воздействия на переживания и дискурсы идентичности, а также как средство сохранения народное участие в обсуждении. Кроме того, я предлагаю, чтобы мы могли плодотворно исследовать взаимодействие технологий с телесными практиками, рассматривая их как исполнение для себя и других. Я делаю это с полным осознанием того, что люди имеют значительно меньший контроль над способами существования и действий внутри тела, чем над внешними проявлениями.Однако обе концепции представляют людей динамично, естественно меняясь и изменяя других. Понятие перформативности используется здесь для понимания действия идентичности. Понятие производительности представлено как способ понять взаимодействия, возможные в определенных контекстах. С этой точки зрения ограничения и возможности, существующие, несмотря на эти ограничения, могут быть выявлены.

Чтобы подготовить сцену для этого аргумента, я определяю набор технологических конвергенций, делающих внутренние физические состояния доступными для интерпретации:

  • Сетевые / повсеместные вычисления: средства объединения информации из разных источников, ее передачи и использования по-разному.

  • Вычислительная мощность для интеллектуального анализа данных: извлечение определенной информации (например, частоты сердечных сокращений, мозговых волн и обработки желудка) из огромных резервов.

  • Достижения в области генетики, включая проект генома человека: появление новых корреляций (например, болезней и генетического кодирования) и генетических различий между социальными категориями (такими как раса и пол / пол).

  • Нанотехнологии: вмешательство в масштабе, позволяющем проводить мониторинг новых участков, особенно внутреннего состояния человека путем имплантации.

Используя этот фон, я буду обсуждать сочетание актуарной информации в реальном времени как новую биополитическую арену идентичности и производительности; внутри кожи.

В этой статье мы надеемся выявить новый способ рассмотрения наших посредников в области технологий персонального мониторинга.Для этого я намереваюсь сначала обратиться к инструментам, которые я использую, которые в данном случае являются теоретическими подходами к пониманию идентичности; затем посмотрите, как люди взаимодействуют с технологиями, чтобы ограничить или расширить себя, прежде чем исследовать, насколько эти подходы подходят к методам, используемым в практике проектирования. Затем я перехожу к центральной дискуссии: о здоровье и технологиях, рассматривая перспективы, практики и исследования и задавая ряд вопросов, вытекающих из описанных теоретических подходов, прежде чем закончить исследованием того, какое возможное влияние машины могут оказать на то, как мы понимаем самих себя и какие силы у нас есть, чтобы этому противостоять.

Идентичность, агентство и технология – некоторые определения

Прежде чем приступить к полному обсуждению проблем, связанных с новыми технологиями для здоровья, я здесь излагаю свое использование таких терминов, как личность, агентство и т. Д., Задача, усложненная моими желание инструментально использовать постструктурную теорию, чтобы бросить вызов методам проектирования и результатам.

В данной статье проводится различие между тем, что можно увидеть на теле в настоящее время: то есть, что можно увидеть на коже, извлечь для исследования (как это происходит при биопсии) или открыть для просмотра путем разрезания, и что можно подвергаться внутреннему исследованию и непрерывной оценке в режиме реального времени по мере того, как становятся возможными новые вмешательства.Я назвал это «выворачиванием идентичности наизнанку», хотя, конечно, это преувеличение. Но я утверждаю, что это различие имеет значение для того, как цифровые технологии могут способствовать изменению нашего понимания того, кто мы есть. Кроме того, это имеет последствия для дизайна – те, которые выходят за рамки механизма новых инструментов, до того, как они кодируются и внедряются в общество. Но, конечно, этот рассказ о внутреннем и внешнем не претендует на то, чтобы быть всей историей человеческой идентичности, и не затрагивает границы личности или себя.Я бы сказал, что даже с философской структурой, которая подчеркивает, как дискурсы создают опыт, все еще остается вопрос тел и наших отношений с нашими собственными и другими. И что, когда мы используем определенные инструменты для расширения нашей досягаемости, возникают два уровня интерпретации, с которыми приходится иметь дело: уровень восприятия и уровень механизмов, которые мы используем, чтобы «видеть изнутри». Последнее является политическим, не в последнюю очередь из-за его отношений с первым. Я вернусь к этой теме позже; здесь достаточно обозначить кожу некой границей, но не единственной.

Моя следующая ключевая концепция – перформативность, тесно связанная с идентичностью. Обсуждая создание идентичности, Батлер размышляет о перформативности не в ее воплощении в виде речевых актов (Austin, 1962), воздействующих на мир, а в виде надписи на теле посредством многократного разыгрывания.

Один – это не просто тело, но, в некотором очень важном смысле, человек делает свое тело, и, действительно, он делает свое тело иначе, чем его современники, а также воплощенные предшественники и преемники.(Батлер 1990: 272).

Но это не для выбора личности. Батлер рассматривает это как подчинение нормам общества и, следовательно, репетицию определенных дискурсов во плоти. Обсуждая де Бовуар, Батлер исследует тело как ситуацию, одновременно как «локус культурных интерпретаций» и «ситуацию необходимости принять и интерпретировать этот набор полученных интерпретаций» (1985). Таким образом, она предлагает контроль, а не хватает контроля, люди должны выполнять свои тела.Батлера можно считать глубоко озабоченным воплощением или критиковать за то, что он убирает значимость материальности из обсуждения идентичности. Я выбираю здесь чтение, в котором подчеркивается первое, и использую ее идеи для обсуждения того, как идентичность записывается на телах людей и идентичностей, в частности, в результате слияния практик себя и других, и именно этот набор взаимодействий описывает, предписывает и запрещает кем мы можем стать. Footnote 1

Говоря о перформативности, мы говорим о чем-то совершенно отличном от производительности, однако в этой статье я ссылаюсь на обе концепции.Первое полезно здесь как способ понимания отношений между обществом и идентичностью, того, как практики конституируют нас. В отличие от этого, понятие производительности не связано с «становлением». Это действие действия, которое здесь полезно, потому что я не хочу говорить только о долгосрочных процессах, но хочу проанализировать действия тела. Для этого мне нужен словарный запас, в котором можно выразить наши выражения, и предложения по выступлениям достаточно богатым языком о взаимодействии.

Термин «идентичность» в дискурсах технической области может пониматься по-разному, и обычное толкование – это как идентификатор уникального компонента в системе, а не как социально созданный разнообразный личный феномен.Если я говорю об управлении идентификацией в этой статье, я делаю это в самом широком смысле, и хотя мой контекст – это появление Интернета вещей, и я обращаюсь к некоторым из тех же цифровых разработок, которые привели к этому другому использованию идентичности, Я не буду рассматривать это исключительно как способ сортировки метаданных об объектах или людях в системе.

Также стоит сказать несколько слов об агентстве. Эта проблема свободы воли – или нашей способности действовать – лежит в основе идентичности: насколько (по нашему мнению) мы выбираем наши средства презентации и как это соотносится с тем, кем мы себя считаем.Более поздняя работа Батлера формулирует эту взаимосвязь наиболее просто:

не только нужно, чтобы социальный мир был определенным образом, чтобы претендовать на то, что принадлежит ему, но оказывается, что то, что принадлежит ему, всегда с самого начала зависит от того, что ему не принадлежит, от социальных условий. из-за чего автономия, как ни странно, лишается собственности и уничтожается. (2004: 100)

Взаимосвязь между агентством, технологиями и индивидуальностью здесь будет повторяться неоднократно.В этой статье я следую за Johnson (2006):

Компьютерные системы – это составляющие нравственной деятельности человека. Когда люди действуют с артефактами, их действия определяются намеренностью и эффективностью артефакта, которая, в свою очередь, определяется намеренностью и эффективностью создателя артефактов. Все три компонента – разработчик артефактов, артефакт и пользователь артефакта – работают, когда происходит действие, и все три должны быть в центре внимания моральной оценки.(Джонсон 2006: 195)

, отмечая работу в этой области Барада (2007) и Латура. В самом деле, мы можем рассматривать эту позицию как мою «практическую метафизику» (Latour 2005). Footnote 2

Технологии идентичности

Итак, имеют ли технологии, которые мы создаем как цивилизации, какое-либо отношение к тому, кем мы становимся как личности? Существует масса литературы, в которой говорится, что технология предлагает средства как для приписывания идентичности, так и для ее расширения.Если мы посмотрим на развитие феноменологии Хайдеггера Стиглером (1998), мы обнаружим утверждение, что техника («организация неорганической материи») первична для человеческого опыта точно так же, как темпоральность или пространственность. Он утверждает, что эволюционное развитие человека было / есть процесс экстернализации – или «стремление к жизни другими средствами, кроме жизни» (1998), сделанное возможным благодаря языку, технике и культуре, что позволяет нам улавливать и разделить наше существование. Организация является здесь ключевым аспектом.Посредством акта организации мы можем конституировать мир, но эти организации привязывают интерпретации к материи и мысли. Поступая таким образом, мы деприоритизируем или исключаем другие интерпретации – это основа категоризации. Как едко описывают Боукер и Стар (1999), системы категоризации сформировали идентичность людей за счет усиления бюрократизации и политических определений, таких как апартеид. Хотя эти идентичности могут затем существовать как идентификаторы, социальные процессы, из которых они возникают и которые затем усиливаются, являются частью процесса регистрации, описанного выше, и поэтому влияют на то, что мы делаем, а также на то, как нас знают.

Создание категорий носит технический характер, но закон не требует, чтобы конкретные технологические реализации вызывали разногласия. Когда мы говорим о внедрении в цифровые технологии, мы рассматриваем новое измерение из-за оцифровки систем, которые мы обсуждаем. Проще говоря, это способ, которым эти системы поддерживаются (и становятся негибкими за счет) программной реализации. На фундаментальном уровне вычисления не допускают двусмысленности или переговоров в интерпретации.Компьютерные системы должны быть спроектированы так, чтобы принимать человеческую “нечеткую логику”, и, в общем, упорядочивание рассматривается как одно из их достоинств. Таким образом, при включении социальных систем в код категории становятся менее открытыми, что приводит к потере места для отклонений (см. Light 2007). Когда информационные технологии в их жесткой базовой иерархии и формальных определениях встречаются с двоичным кодированием и жесткой связью, это меняет баланс контроля в интерпретации и изобретении себя заново. Также стоит отметить, что социальные и финансовые инвестиции в компьютерное программное обеспечение часто вызывают нежелание рассматривать изменения.Так что влияние технологии двоякое. Во-первых, это устранение неоднозначности цифровой формы; во-вторых, есть приверженность конкретным, не обязательно оптимизированным версиям. Блокировка запуска формальной системы одним способом является серьезной, и ее можно увидеть в том, как перспектива замены операционной системы сдерживает рост альтернатив. Как только интерпретация сделана, время и деньги, вложенные в нее, становятся особым способом видения, а накладные расходы, связанные с пересмотром базовой структуры, становятся силой инерции – как в узкой технической системе, так и потенциально также в более широкой социотехнической. что он питает.А с инвестициями в конкретную систему приходят новые привратники, которые убеждают нас в необходимости изменений, и новые процедуры, которым необходимо следовать, чтобы инициировать изменения. Таким образом, технический выбор порождает новые социальные организации, которые контролируют их.

Таким образом, эти системы категоризации организуют наш мир, допуская определенные виды творчества, ограничивая нашу гибкость другими способами, но в феноменологической литературе также рассказывается о том, как инструменты расширяют функции и границы тела и, таким образом, влияют на идентичность: в частности, это продемонстрировано Пример Мерло Понти слепого человека, чья трость расширяет область действия и радиус прикосновения (1962).Знания о трости опосредованы ее первичной ценностью, заключающейся в определении положения объектов, к которым прикасаются; он известен по тому, что он передает, его процесс расширения исчезает, а его особый фокус и функции выписываются из наших мыслей. Это интересно тем, что подразумевает невидимость (и, следовательно, деполитизацию использования) действующего инструмента. Только поломка инструмента заставляет нас снова обратить внимание на его природу (Heidegger 1962).

Также интересно рассмотреть, как эти «расширения» могут быть игриво выразительными.В киборге Харауэя (1991), технологически усовершенствованном человеке и в постчеловеческом состоянии Планта, где встречаются тело и технология (1997), у нас есть дальнейшие теории технологии и воплощения, которые дают положительный, хотя и не некритический ответ на вопрос о том, насколько органично и смесь неорганических систем. И современное искусство играет с этими границами. Например, в проекте Гонсалвеса Chameleon (2009) используется «технология чтения мыслей» для оценки, провокации и реагирования на эмоциональные состояния аудитории.«Участвуя в« Хамелеоне », люди становятся тесно связаны и вовлекаются в различные эмоционально провокационные и рефлексивные социальные взаимодействия». Опыт восьми прототипов Chameleon, созданных на международном уровне с участием ряда сотрудничающих ученых и технологов, призван дать участникам дальнейшее понимание того, как их невербальное общение влияет на социальные группы и направляет формирование эмпатии. Тем не менее, это не предписывающая форма вмешательства, требующая от людей особого вклада.Это арт-проект, целью которого является увлекать, развлекать и беспокоить, а также информировать. Таким образом, можно увидеть, что он отличается от таких форм, как клиническое испытание или пользовательский тест: он позиционируется как средство возбуждения реакции на интригующее явление. Подобные арт-проекты демонстрируют форму серьезной игры с возможностями тела в своих экспериментах. Я вернусь к этой теме.

Производительность и технология проектирования

Концепция перформативности не повлияла на разработку технологий так, как она повлияла на социологический анализ отношений с технологиями (например, Law and Singleton 2000).Напротив, идея производительности использовалась для понимания конкретных взаимодействий с технологиями как прелюдия к проектированию. Есть использование реальных перформансов или методов, взятых из драмы, театра и перформанса (например, Лайт и др., 2008, Ньюэлл и др., 2006), а также широкое использование сценариев и персонажей, но здесь нас это не касается. В другом направлении производительность использовалась как метафора взаимодействия людей с технологиями (Healey and Light 2007, Dalsgaard and Hansen 2008). Работа Гоффмана (1959) была широко принята исследователями взаимодействия человека с компьютером как способ понимания того, как люди строят свои отношения с другими, и, в частности, как они себя представляют.Например, идея быть на заднем или переднем плане с точки зрения производительности, находясь в компании, была взята на вооружение (например, Hulme and Truch 2005), особенно при изучении использования мобильных телефонов. Люди стремятся выбирать уровень неформальности и близости, которые они демонстрируют в присутствии разных сторон. (И мы можем заметить, что большинство людей считают, что их внутренности должны быть за кулисами, то есть темой только для тех, кого они знают и которым доверяют.) и потенциальное присвоение артефакта для использования в качестве социального показа.И они, и (Dalsgaard and Hansen 2008) приводят пример Dance Dance Revolution (DDR), аркадной игры с платформой, где два танцора соревнуются друг с другом перед табло, которое также определяет их следующий ход. DDR не используется так, как задумано, потому что общая эстетика публичных танцев не была учтена в дизайне. Следовательно, функции используются неожиданными способами для приобретения социального статуса, например, для поощрения аудитории, танцев лицом к аудитории, а не к экрану, и танцев в последовательном соревновании, а не с прямым конкурентом параллельно (Healey and Light 2007).Размышляя о социальной вовлеченности вокруг этого инструмента, Хили и Лайт выходят за рамки обычного использования перформанса для исследования отношений человека и машины и неявно затрагивают природу перформативности. Здесь я иду дальше, выходя за рамки традиционных арен для «делания», и рассматриваю, что происходит, когда мониторы и датчики вводят машины в тело, и оцениваю полученные данные, так что новые контексты «делания» становятся доступными для взгляда и, вместе с тем оценочные суждения.

Microsoft Word – 57270201.doc

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 7 0 объект / Создатель /Режиссер / CreationDate (D: 20210318080431Z ‘) / Заголовок (Microsoft Word – 57270201.doc) / ModDate (D: 20090704094808 + 05’30 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > транслировать

  • Microsoft Word – 57270201.doc
  • конечный поток эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI / ImageB] >> эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > транслировать xWɎ6Wle)[email protected] 4_; Yd # D * | ̧nD5 ǾerO! 7 !! [n z6i_wigIYXdːD% J; Fn \ Gpe = 7xV

    как цифровые технологии выворачивают нас наизнанку

    Армстронг Д. Рост медицины наблюдения. Sociol Health Illn. 1995. 17 (3): 393–404.

    Остин JL. Как поступать со словами. Оксфорд: Кларендон; 1962.

    Барад К. Встреча вселенной на полпути: квантовая физика и запутанность материи и смысла.

    Издательство Университета Дьюка; 2007.

    Bauer S, Olsén JE. Наблюдение за другими, наблюдение за собой: темы медицинского наблюдения в обществе.

    Наблюдение и общество. 2009. 6 (2): 116–27.

    Бауман З. Современность и Холокост. Polity; 1991.

    Bowker GC, Star SL. Разбираемся: классификация и ее последствия. Кембридж: Массачусетский технологический институт; 1999.

    Браун И., Адамс А.А. Этические проблемы повсеместного здравоохранения. Международный обзор информационной этики.

    2007; 8: 53–60.

    Батлер Дж. Вариации пола и пола: Бовуар, Виттиг и Фуко. PRAXIS International; 1985. Issue

    4, p.505–516.

    Батлер Дж. Перформативные акты и гендерная конституция: очерк по феноменологии и феминистской теории. В: Case S,

    редактор. Исполнительские феминизмы: феминистская критическая теория и театр. Балтимор: Джонс Хопкинс UP; 1990.

    Батлер Дж. Отмена пола. Рутледж; 2004.

    Dalsgaard P, Hansen LK. Исполнительское восприятие – постановочная эстетика взаимодействия. ToCHI, 15; 2008.

    Думит Дж. Максимизация рецептов и накопление избыточного здоровья в фармацевтической промышленности:

    the_Biomarx_experiment.В: Раджан К.С., редактор. Живая столица. Издательство Duke University Press; 2010.

    Фуко М. Дисциплина и наказание: рождение тюрьмы. Нью-Йорк: Рэндом Хаус; 1975.

    Фуко М. «Око власти». Власть / знания: избранные интервью и другие труды 1972–1977 гг.

    пер. Гордон С. и др. al. Нью-Йорк: Пантеон; 1980, стр. 146–165.

    Гоффман Э. Презентация себя в повседневной жизни. Книги о пингвинах; 1959. (1990).

    Гонсалвес Т. Хамелеон: http: // tinagonsalves.com / chamselectframe02.htm; 2009.

    Haraway DA. Манифест киборгов: наука, технология и социалистический феминизм в конце двадцатого века

    В: Обезьяны, киборги и женщины: переосмысление природы. Нью-Йорк: Рутледж; 1991. стр. 149–81.

    Хили П.Г., Лайт А. При подсчете очков не имеет значения: эстетика исполнения в аркадных играх. В: Co

    Design Suppl 1; 2007.

    Хайдеггер М. Бытие и время. перевод Маккуори и Робинсон. Оксфорд: Бэзил Блэквелл; 1927, 1962 гг.

    Хильдебрандт М. Кто кого профилирует? Невидимая видимость. В: Gutwirth S, Poullet Y, De Hert P, de

    Terwangne ​​C, Nouwt S, редакторы. Изобретая заново защиту данных? Дордрехт: Спрингер; 2009.

    Hulme M, Truch A. Роль интерпространства в поддержании идентичности. В: Glotz P, Bertschi S, Locke C, редакторы.

    Культура большого пальца: значение мобильных телефонов для общества. Билефельд: расшифровка Verlag; 2005. с. 137–148.

    Ихде Д. Инструментальный реализм: граница между философией науки и философией технологий.

    Блумингтон: издательство Индианского университета; 1991.

    Johnson DG. Компьютерные системы: моральные сущности, но не моральные агенты. Ethics Inf Technol. 2006. 8: 195–204.

    Кафка Ф. Судебный процесс. перевод: Парри И. Лондон: Современная классика пингвинов; 1925. (2007).

    Латур Б. Повторная сборка социального: введение в теорию акторных сетей. Оксфорд: Oxford UP; 2005.

    Ло Дж., Синглтон В. Истории исполнительских технологий: о социальном конструктивизме, производительности и

    перформативности.Technol Cult. 2000. 41 (4): 765–75.

    Леонхардт С. Приборы для личного ухода за здоровьем. В: Mukherjee S, Aarts RR, Widdershoven F, Ouwerkerk M

    , редакторы amIware Hardware Techbology Drivers of Ambient Intelligence. Springer Часть 6; 2006.

    Light A. Будущее компьютеров – видения и размышления. Оксфордский институт Интернета, OII / e-Horizons

    Документ для обсуждения на форуме № 11; 2007.

    Лайт А., Уивер Л., Хили П.Г., Симпсон Г. Приключения в недалеком будущем: использование методов производительности

    для повышения осведомленности о проектировании цифровых сетей В: Proc.DRS; 2008.

    Mead GH. Разум, я и общество. Моррис К.В., редактор. Чикаго: Чикагский университет; 1934.

    Мерло-Понти М. Феноменология восприятия. перевод Смит. Лондон: Рутледж; 1945, 1962.

    Ньюэлл А.Ф., Морган М.Э., Грегор П., Кармайкл А. Театр как посредник между пользователями и дизайнерами CHI

    . В: Proc CHI’06; 2006.

    Оруэлл Г. Девятнадцать восемьдесят четыре. Роман. Лондон: Секер и Варбург; 1949.

    Завод С. Нули и единицы: цифровые женщины и новая технокультура.Четвертое сословие; 1997.

    Рич Э., Миа А. Наблюдение за протезами: медицинское управление здоровыми телами в киберпространстве.

    Наблюдение и общество. 2009. 6 (2): 163–77.

    Родден Т. Повсеместные вычисления в реальном мире, основной доклад HCI’06; 2006.

    Solove DJ. Цифровой человек: технологии и конфиденциальность в век информации. Нью-Йорк: Нью-Йорк

    Юниверсити Пресс; 2004.

    Стиглер Б. Техника и время, 1: Вина Эпиметея.Стэнфорд: издательство Стэнфордского университета; 1998.

    Вирилио П. Искусство мотора. Миннеаполис: Университет Миннесоты Пресс; 1996.

    Wattson. http://www.diykyoto.com/uk

    598 A. Light

    Взносы HelsinCHI в ОМС 2021

    В 2021 году вклад HelsinCHI в конференцию CHI составил 10 статей, 5 семинаров, 1 статья в журнале TOCHI, 1 докторский консорциум, 1 тематическое исследование, 1 курс и 1 SIG.

    Документы

    Нильс Эренберг, Turkka Keinonen

    Технология – враг для меня в настоящий момент: как технологии умного дома обеспечивают контроль сверх намерения

    Резюме: Умные технологии превращают дом в активный агент, который меняет структуру власти внутри домохозяйства.В этой статье исследуется, как инициаторы умных технологий внедряют свое видение хорошей жизни в домохозяйства и как эти технологии оказывают влияние на жителей. Посредством тематического анализа интервью с пятью домашними хозяйствами мы рассматриваем теорию Фуко о дисциплинарной власти, чтобы изучить, как технологии умного дома формируют восприятие дома, изменяя поток информации и тем самым овеществляя структуры власти. Результаты показывают, что внедрение интеллектуальных технологий может повлиять на доступ к общим пространствам, ограничить взаимодействие и предопределить методы, тем самым устанавливая иерархию внутри домохозяйства.Мы обращаем дискуссию на этические проблемы, касающиеся контроля, чьими проблемами занимается умный дом и как умный дом внедряется в домашнее хозяйство. В заключение мы рассмотрим дизайн и будущую работу.

    Ключевые слова: умный дом; этика; отношения; дисциплина; механизмы управления

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445058

    Мария Карида, Элиза Д. Меклер, Андрес Лусеро

    Агенты данных: содействие размышлению посредством значимого представления личных данных в повседневной жизни

    Аннотация: Визуальные и физические представления исторических личных данных обсуждались как артефакты, которые могут привести к саморефлексии через создание смысла.Однако пока неясно, как эти два понятия соотносятся друг с другом. Мы сосредотачиваемся на осмысленности, части создания смысла, связанной с чувствами. В этой статье мы представляем три проекта, в которых обыденные объекты, наши агенты данных, объединяются значимым образом с личными данными с целью вызвать рефлексию путем сопоставления индивидуального опыта человека с данными с другими. Чтобы определить взаимосвязь между саморефлексией и осмысленностью, мы используем структуру Флека и Фитцпатрика для описания уровней отражения, которые мы обнаружили в наших проектах, и структуру смысла Меклера и Хорнбека для определения глубины отражения.В заключение мы обсудим четыре темы, в которых мы опишем, как агенты данных сообщают о пересечениях между нашими центральными концепциями. Этот документ представляет собой первый шаг к раскрытию этих отношений и предлагает сообществу HCI дальнейшие исследования.

    Ключевые слова: осмысленность; саморефлексия; представления данных; личные данные.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445112

    Ксиули Чен, Адитья Ачарья, Антти Уласвирта, Эндрю Хоус

    Адаптивная модель выбора на основе взгляда

    Abstract: Отбор на основе взгляда привлекал значительное внимание академических кругов в течение ряда лет.Несмотря на достигнутые успехи, возможно, что дальнейший прогресс может быть достигнут, если будет более глубокое понимание адаптивной природы механизмов, управляющих движением глаз и зрением. Контроль движения глаз обычно приводит к последовательности движений (саккад) и фиксаций, за которыми следует «задержка» на цели и выбор. Чтобы пролить свет на то, как эти последовательности планируются, в этой статье представлена ​​вычислительная модель управления движениями глаз при выборе на основе взгляда. Мы формулируем модель как задачу оптимального последовательного планирования, ограниченную пределами человеческих зрительных и двигательных систем, и используем обучение с подкреплением для приближения оптимальных решений.Модель точно воспроизводит ранее полученные результаты о влиянии размера цели и расстояния, а также учитывает ряд других аспектов производительности. Модель может использоваться для прогнозирования количества фиксаций и продолжительности, необходимых для выбора на основе взгляда. Обсуждается дальнейшее развитие модели.

    Ключевые слова: Обучение с подкреплением; выбор по взгляду; адаптивная модель; вычислительная рациональность

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445177

    Эйприл Тайак, Элиза Д. Меклер

    Вне пик: исследование опыта обычных игроков

    Аннотация: Растущая культурная значимость и проникновение видеоигр в контекст повседневного использования предполагает, что они больше не могут считаться новинками.Вообще говоря, исследования игр в CHI касались двух форм пиковых переживаний: исторически исследования были направлены на поддержку потока или максимизацию удовольствия и положительных эмоций; в последнее время стипендия связана с более разнообразным переживанием сильных эмоций, например, с эмоциональным вызовом. По-разному оба подхода подчеркивают необычный игровой опыт (PX). И наоборот, видеоигры и PX стали более рутинными – даже более обычными – по мере роста культурного присутствия среды. В этой статье мы утверждаем, что исследования HCI-игр концептуально плохо приспособлены для изучения этого все более распространенного и часто желательного опыта.Мы концептуализируем «опыт обычного игрока» – как знакомый, эмоционально умеренный, сопутствующий и абстрактно запоминающийся – артикулирующий феномен, очевидная приземленность которого пока не ускользает от описания. Мы обсуждаем возможности продуктивного использования обычного PX в исследованиях игр HCI. наряду с концептуальными последствиями для PX и благополучия игроков.

    Ключевые слова: опыт игрока; обычный опыт; видеоигры; пиковый опыт; оптимальный опыт

    Публикация: https: // doi.org / 10.1145 / 3411764.3445230

    Презентационное видео: https://apriltyack.neocities.org/media/Offpeak-1.mp4

    Препринт: https://apriltyack.neocities.org/preprints/_Ordinary_Player_Experience.pdf

    Алена Денисова, Юлия Аюми Бопп, Туи Дуонг Нгуен, Элиза Д Меклер

    «Какими бы ни были эмоциональные переживания, все зависит от них»: идеи разработчиков эмоционально значимых игр

    Аннотация: Эмоционально впечатляющие игровые события вызывают все больший интерес в исследованиях HCI-игр.Тем не менее, перспективы дизайнеров до сих пор в значительной степени оставались незамеченными. Мы опросили 14 дизайнеров инди-игр об их ценностях и методах разработки эмоционально воздействующих игр. Вопреки фокусу недавних исследований опыта игроков (PX), мы обнаружили, что, хотя дизайнеры обычно имеют четкое представление о предполагаемом эмоциональном воздействии, они стремятся к тому, чтобы в своих играх игроки могли иметь собственный личный опыт и интерпретации. Несмотря на эту ориентированность на игроков, игроки редко привлекались до и во время постановки для оценки эмоционального опыта.Основываясь на этих выводах, мы выявляем пробелы между практикой проектирования и исследованиями PX, поднимаем открытые вопросы о дизайне и оценке эмоционально влиятельных игр и намечаем возможности исследования игр HCI для более продуктивной поддержки разработчиков игр.

    Ключевые слова: эмоциональный вызов; игровой дизайнер; дизайн-практика; агентство; эмоционально впечатляющие игры; эмоция; опыт игрока; видео игры

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445286

    Препринт: https: // www.researchgate.net/publication/ 348678013_Whatever_the_Emotional_Experience_It’s_Up_to_Them_Insights_ from _Designers_of_Emotionally_Impactful_Games

    Йонас Оппенлендер, Элина Куосманен, Андрес Лусеро, Симо Хосио

    Hardhats and Bungaloos: сравнение краудсорсинговых отзывов о дизайне с отзывами коллег в классе

    Abstract: Обратная связь – важный аспект дизайнерского образования, и краудсорсинг превратился в удобный способ получения обратной связи в масштабе.В этой статье мы исследуем, как краудсорсинговая обратная связь по дизайну сравнивается с обратной связью по дизайну в рамках класса HCI, ориентированного на дизайн, и по двум параметрам: воспринимаемому качеству и воспринимаемой справедливости. Мы также исследуем воспринимаемую денежную ценность обратной связи, полученной от краудсорсинга, которая представляет интересный контраст с типичным ориентированным на запросчиков взглядом на стоимость труда на платформах краудсорсинга. Наши результаты показывают, что студенты (N = 106) восприняли обратную связь по дизайну краудсорсинга как более низкую по сравнению с отзывами коллег по дизайну во многих отношениях.Однако они также выявили различные положительные аспекты онлайн-толпы, которые коллеги не могут предоставить. Мы обсуждаем значение результатов и даем предложения учителям в области HCI и другим исследователям, интересующимся системами обратной связи с толпой об использовании толпы в качестве потенциального дополнения к сверстникам.

    Ключевые слова: Краудсорсинг; Обратная связь по дизайну; Система обратной связи с толпой; Классное исследование; Экспертная оценка

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445380

    Юсси П.П. Йокинен, Адитья Ачарья, Мохаммад Узаир, Синьхуэй Цзян, Антти Уласвирта

    Сенсорный экран ввода текста в качестве оптимального диспетчерского управления

    Abstract: Традиционно набор текста на сенсорном экране изучается с точки зрения двигательной активности. Однако недавние исследования выявили решающую роль визуального внимания, распределяемого между клавиатурой и текстовой областью. Известно, что стратегии для этого адаптируются к задаче, дизайну и пользователю. В этой статье мы предлагаем унифицированный подход к печати на сенсорном экране, рассматривая его как оптимальный супервизор.Согласно этой теории, правила управления зрительно-моторными ресурсами изучаются путем исследования в стремлении к максимальной производительности набора текста. В документе описывается проблема контроля и объясняется, как на нее влияют визуальные и двигательные ограничения. Затем мы представляем модель, реализованную посредством обучения с подкреплением, которая имитирует координацию движений глаз и пальцев. Сравнение с человеческими данными подтверждает, что модель создает реалистичные паттерны движений пальцев и глаз и демонстрирует адаптацию, подобную человеческой. Мы демонстрируем полезность модели для разработки интерфейса при оценке дизайна клавиатуры с сенсорным экраном.

    Ключевые слова: набор текста на сенсорном экране; вычислительное моделирование; рациональная адаптация

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445483

    Видео-тизер: https://www.youtube.com/watch?v=GMGxfTJaM-s

    Препринт: https://userinterfaces.aalto.fi/touchscreen-typing/resources/touchscreen_typing_as_optimal_adaptation.pdf

    Кашьяп Тоди, Жиль Байи, Луис Лейва, Антти Уласвирта

    Адаптация пользовательских интерфейсов с обучением с подкреплением на основе моделей

    Аннотация: Адаптация интерфейса требует учета как положительных, так и отрицательных эффектов, которые изменения могут иметь на пользователя.Неосторожно подобранная адаптация может повлечь за собой высокие затраты для пользователя – например, из-за неожиданности или усилий по повторному обучению – или незрело «заманить» процесс в неоптимальный дизайн. Однако последствия для пользователей трудно предсказать, поскольку они зависят от факторов, которые скрыты и развиваются в процессе взаимодействия. Мы предлагаем новый подход к адаптивным пользовательским интерфейсам, который дает консервативную политику адаптации: он находит полезные изменения, когда они есть, и избегает изменений, когда их нет. Наш метод обучения с подкреплением, основанный на моделях, планирует последовательность адаптаций и обращается к прогнозным моделям HCI для оценки их эффектов.Мы представляем эмпирические результаты и результаты моделирования для случая адаптивных меню, показывающие, что этот метод превосходит как неадаптивную, так и основанную на частоте политику.

    Ключевые слова: адаптивные пользовательские интерфейсы; Обучение с подкреплением; Прогнозные модели; Поиск по дереву Монте-Карло

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445497

    Видео-тизер: https://www.youtube.com/watch?v=NDbnUAFlYS8

    Презентационное видео: https: // youtu.be / 5AB0MskPH64

    Препринт: https://kashyaptodi.com/adaptive

    Эмрекан Гулай, Тони Котник, Андрес Лусеро

    Изучение процесса проектирования с учетом обратной связи посредством изогнутого фальцовки

    Аннотация: Развитие вычислительных технологий проектирования и производства позволило объединить физические и цифровые процессы в архитектуре. Существующие методы физико-цифровой интеграции предлагают ограниченную поддержку исследований со сложенными нелинейными поверхностями.В этой статье представлен ориентированный на обратную связь подход к проектированию, связывающий физические модели с цифровыми инструментами для улучшения процессов создания идей в архитектуре. Мы используем бумагу в качестве носителя для перевода простых макетов в более сложные модели цифрового дизайна. Мы объясняем процессы физического исследования, 3D-сканирования, цифрового моделирования и изготовления. Затем мы обсуждаем результаты, наблюдения и ограничения этого подхода к проектированию.

    Ключевые слова: автоматизированное проектирование; Физические модели; Идея; Исследование дизайна

    Публикация: https: // doi.org / 10.1145 / 3411764.3445639

    Антти Саловаара, Андреа Беллуччи, Андреа Вианелло, Джулио Джакуччи

    Программируемые наборы инструментов для умного дома должны лучше удовлетворять социальные потребности домохозяйств

    Аннотация: Наборы инструментов для умного дома, программируемые конечным пользователем, вызвали ажиотаж в последние годы. Однако современные дома уже достаточно хорошо удовлетворяют потребности пользователей, и действительно новые потребности в автоматизации умного дома возникают редко. Признавая эту сложную отправную точку, мы провели шестинедельное исследование наборов инструментов для умного дома с участием четырех тщательно отобранных семей, разбирающихся в технологиях.Вместе с использованием бесплатного набора инструментов дома были проведены несколько семинаров по творчеству, призванных облегчить формирование идей и программирование. Мы оценили опыт использования в конце шести недель. Даже при обширной поддержке семьи сталкивались с трудностями в определении потребностей в автоматизации умного дома, за исключением социальных потребностей, которые возникли во всех семьях. Мы представляем анализ этих потребностей и обсуждаем, как наборы инструментов, программируемые конечным пользователем, могут лучше взаимодействовать как с теми членами семьи, которые разрабатывают новые автоматизированные функции, так и с теми, кто просто “использует” их.

    Ключевые слова: Программирование конечного пользователя; Интернет вещей; Умные дома; Исследование в дикой природе; Программирование триггерного действия; Ассигнования

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411764.3445770

    Видео-тизер: https://www.youtube.com/watch?v=wQyn64WKA94

    Презентационное видео: https://youtu.be/eSflwXpwctE

    Препринт: https://users.aalto.fi/~asalovaa/publications/salovaara-et-al-CHI2021-Programmable-Smart-Home-Toolkits-Should-Better-Address-Households-Social-Needs.pdf

    Статья журнала TOCHI

    Матеуш Микуш, Питер Шоу, Найджел Дэвис, Петтери Нурми, Сара Клинч, Людвиг Троттер, Иван Эльхарт, Марк Лангхайнрих, Адриан Фрайдей

    Продольное исследование повсеместной персонализации дисплея

    Аннотация: Широко распространенные сенсорные устройства позволяют создать мир, в котором физическое пространство персонализируется в присутствии мобильных пользователей. Важным примером такой персонализации является использование широко распространенных дисплеев для отображения контента, который соответствует требованиям ближайших зрителей.Несмотря на предыдущие работы над прототипами систем, которые используют мобильные устройства для персонализации дисплеев, никаких серьезных попыток опробовать такие системы не предпринималось. В этом документе мы сообщаем о нашем опыте проектирования, разработки и эксплуатации первой в мире комплексной службы персонализации дисплеев для мобильных пользователей. С помощью набора строгих количественных показателей и одиннадцати интервью с потенциальными пользователями / заинтересованными сторонами мы демонстрируем успех платформы в реализации персонализации дисплеев и предлагаем серию размышлений для разработки будущих систем.

    Публикация: (DOI еще не назначен)

    Видео-тизер: https://www.youtube.com/watch?v=W_KdZi22NYg

    Мастерские

    Johanna Ylipulli, Аале Луусуа

    В поисках альтернативного будущего: развитие совместного цифрового гражданства для преодоления кризиса демократии

    Аннотация: На этом семинаре мы стремимся сформулировать рабочее определение партисипативного цифрового гражданства и поделиться проблемами, проблемами, возможностями, методами и эмпирическими примерами, относящимися к партиципативному цифровому гражданству как цели.Рациональным для такой работы является широкая цифровизация повседневной жизни, которая превратила данные в ценный капитал и средство манипуляции. Среды с чрезмерным количеством данных и все более мощные алгоритмы и искусственный интеллект, используемые для обработки данных, представляют угрозу для демократических порядков и принципов общества. Наша цель – изучить возможности и ограничения расширения концепции цифрового гражданства в направлении, направленном на устранение глубокой асимметрии власти, существующей между теми, кто использует данные, и теми, которые отслеживаются.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3441318

    Дорота Гловацка, Эндрю Хоуз, Юсси П. П. Йокинен, Антти Оуласвирта, Озгур Симсек

    Обучение с подкреплением для людей, компьютеров и взаимодействия

    Аннотация: Обучение с подкреплением (RL) появляется как подход к пониманию интеллекта как у людей, так и у машин. Однако, если RL должен иметь существенное влияние на взаимодействие человека с компьютером, очень важно, чтобы эти два потока были интегрированы.Это необходимо для действительно интерактивных систем на основе RL, которые учитывают возможности и предпочтения пользователей. Этот семинар создаст сообщество и сформирует повестку дня для изучения RL в HCI.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3441323

    Sayan Sarcar, Cosmin Munteanu, Neil H Charness, Jussi P. P. Jokinen, Xiangshi Ren, Emma Nicol

    Разработка взаимодействий для стареющего населения – решение глобальных проблем

    Abstract: Мы одновременно наблюдаем два значительных сдвига: цифровые устройства становятся повсеместными, а пожилые люди становятся очень большой демографической группой.Однако, несмотря на недавнее увеличение количества публикаций по ОМС, пожилые люди по-прежнему недостаточно представлены в исследованиях ИМС, а также в коммерческих целях. Таким образом, общая цель этого семинара – увеличить импульс для таких исследований в ОМС и смежных областях, таких как геронтехнология. Для этого мы планируем продолжить развитие пространства для обсуждения и обмена принципами и стратегиями для разработки взаимодействий и оценки пользовательских интерфейсов (UI) для стареющего населения. Таким образом, мы приветствуем вклад в улучшение эмпирических исследований, теорий, дизайна и оценки UI для пожилых людей.Опираясь на успех семинаров последних трех лет, мы стремимся расширить сообщество исследователей ОМС за пределами страны, заинтересованных в этой теме, путем создания пространства для обмена результатами, методами, подходами и идеями, полученными в результате исследований интерактивных приложений в поддержку пожилых людей. взрослые, которые отражают международное разнообразие.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3441326

    Маттиас Бальдауф, Петер Фрёлих, Шадан Садегиан, Филипп Паланке, Вирпи Рото, Венди Джу, Линн Бэйли, Манфред Челиги

    Опыт автоматизации на рабочем месте

    Abstract: Автоматизация радикально меняет традиционные рабочие места и рабочие процессы.Хотя автоматизированные системы больше не ограничиваются производственной средой, а пронизывают различные области работы в разнообразных проявлениях, инициативы по автоматизации и исследования по-прежнему основываются на технологиях и производительности. Цель этого семинара – предоставить междисциплинарный форум для исследования пользовательского опыта, ориентированного на автоматизацию. Он соберет вместе исследователей и практиков из разных дисциплин для создания и передачи знаний об опыте автоматизации квалифицированными рабочими и профессионалами на рабочих местах в разных областях.В рамках основного доклада, презентаций участников и групповой разработки исследовательских идей на семинаре будут рассмотрены три недавних основных проблемы: автоматизация рабочего места, сотрудничество, а также построение значимых отношений с автоматизацией рабочего места. Результатом этого семинара станет программа исследований, состоящая из идей для перспективных будущих исследований в области автоматизации на рабочем месте.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3441332

    Дмитрий Александровский, Сюзанна Путце, Валентин Швинд, Элиза Д Меклер, Ян Давид Смеддинк, Дениз Каль, Антонио Крюгер, Райнер Малака

    Оценка опыта пользователей в смешанной реальности

    Аннотация: Измерение пользовательского опыта в MR (т.е., AR / VR) изучение пользователей имеет важное значение. Исследователи применяют широкий спектр методов измерения, используя объективные (например, биосигналы, регистрация времени), поведенческие (например, направление взгляда, амплитуда движения) и субъективные (например, стандартизованные анкеты) показатели. Многие из этих измерительных приборов были адаптированы из сценариев использования за пределами vMR, но не прошли валидацию для использования в экспериментах MR. Однако исследователи сталкиваются с различными проблемами и вариантами дизайна при измерении иммерсивного опыта.Эти проблемы становятся еще более разнообразными, когда исследования проводятся вне лаборатории. В последнее время большое внимание уделяется методам измерения опыта виртуальной реальности. Например, исследователи начали встраивать анкеты в виртуальную среду для различных приложений, так как это позволяет пользователям оставаться ближе к текущему опыту при заполнении опроса. Тем не менее, существуют различия в методах взаимодействия и методах проведения процедуры оценки. Такое разнообразие методов подчеркивает отсутствие общего соглашения о стандартизированных инструментах измерения для опыта виртуальной реальности.AR-исследования сильно ориентированы на методы исследования из VR, например, с использованием однотипных субъективных анкет. Однако есть некоторые важные технические различия, которые требуют осознанного рассмотрения во время оценки. Этот семинар в CHI 2021 обеспечивает основу для обмена опытом и решения проблем, а также возможностей исследовательских методов в исследованиях пользователей MR. Таким образом, наш семинар запускает обсуждение методов исследования, которые должны привести к стандартизации методов оценки в исследованиях пользователей МРТ.По итогам семинара будет опубликована статья в специальном журнале.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3441337

    Препринт: https://arxiv.org/pdf/2101.06444.pdf

    Консорциум докторов наук

    И-Чи Ляо

    Вычислительные рабочие процессы для проектирования устройств ввода

    Аннотация: Устройства ввода, такие как кнопки и ползунки, являются основой любого интерфейса.Типичный рабочий процесс проектирования, ориентированный на пользователя, требует, чтобы разработчики и пользователи прошли множество итераций проектирования, реализации и анализа. Процедура неэффективна, и человеческие решения сильно влияют на результаты. Хотя вычислительные методы используются для решения различных задач проектирования, не существует целостного подхода к автоматизации проектирования входных компонентов. В моей диссертации предлагалась серия рабочих процессов проектирования входных вычислений: я представляю эффективный с точки зрения выборки многоцелевой алгоритм оптимизации, который грамотно выбирает экземпляры проекта, которые мгновенно развертываются на физических симуляторах.Затем модель пользователя с мета-подкреплением имитирует поведение пользователя при использовании экземпляра проекта на симуляторах. Новые рабочие процессы позволяют получить оптимальные по Парето конструкции с высокой эффективностью и автоматизацией. Я демонстрирую создание кнопки с помощью предложенных методов. Полученные конструкции превосходят известные базовые показатели. Процесс проектирования вычислительного ввода можно распространить на другие устройства, такие как джойстик, сенсорный экран, мышь, контроллер и т. Д.

    Ключевые слова: устройства ввода; Рабочий процесс проектирования; Вычислительные методы; Байесовская оптимизация; Мета-РЛ; Мета-обучение; Обучение с подкреплением; Кнопка; Физический тренажер

    Публикация: https: // doi.org / 10.1145 / 3411763.3443428

    Пример использования

    Анника Вольф, Антти Кнутас, Анне Пяссиля, Йон Лаутала, Лассе Кантола, Тейя Вайнио

    Проектирование SciberPunks как будущих персонажей, не ограничивающихся человеческим дизайном

    Аннотация: В этом тематическом исследовании мы описываем эволюцию нового метода создания будущих персонажей, называемого SciberPunks, для использования в сценариях устойчивого городского дизайна. SciberPunks передают голос окружающей среды и обладают особыми способностями ощущать и выражать данные, например, ощущать их на вкус или передавать их посредством живых татуировок на коже.Цель состояла в том, чтобы изучить, как данные об окружающей среде могут выступать в качестве моста между людьми и природой, чтобы стимулировать сочувствие к взглядам, выходящим за рамки человеческих. Мы привлекли 5 участников к занятиям, призванным провести их через процесс взаимодействия с информацией и данными в процессе построения их личностей. В этих мероприятиях использовались методы, основанные на искусстве, поскольку нас интересовали эмпирические аспекты взаимодействия с данными и то, как мы могли бы способствовать развитию творческого и сенсорного опыта с их помощью. Мероприятия включали рисование, написание и исполнение и были составлены из одной истории, которая отправляла участников в путешествие во времени: прошлое, настоящее и будущее.Действия проводились в Интернете из-за COVID-19. Всего участники создали 5 персонажей, включая шамана, оборотня и фею, все со специальными навыками соединения с природой и / или друг с другом.

    Ключевые слова: художественные методы; наборы данных; онлайн; совместный дизайн; среда; устойчивость; больше чем человек; информационная грамотность; covid-19

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3443443

    Курсы

    Вирпи Рото, Вэл Митчелл, Стюарт Кокбилл, Юнг-Джу Ли, Эффи Лай-Чонг Ло, Джон Циммерман

    Введение в сервис-дизайн для UX-дизайнеров

    Аннотация: Мы являемся свидетелями того, как дизайнеры пользовательского интерфейса (UX) выходят за рамки отдельных цифровых продуктов и направляются на проектирование пути клиента через несколько точек соприкосновения и каналов обслуживания.Для решения этой проблемы исследователям и практикам UX необходимо более глубокое понимание подхода к дизайну услуг и взаимодействия между дизайном услуг и дизайном UX. Этот курс представляет собой теоретическое введение в дизайн услуг и практические занятия, которые помогают участникам понять принципы дизайна услуг и применять ключевые методы в своей работе. Он ориентирован на практиков UX-дизайна, учителей и исследователей, а также на тех, кто интересуется системными подходами к дизайну.

    Публикация: https://doi.org/10.1145/3411763.3444999

    SIG

    Симона Криглштейн, Анна Лиза Мартин-Нидекен, Лайя Турмо Видал, Мэдисон Кларковски, Катя Роджерс, Селен Туркай, Мэджи Сейф Эль-Наср, Елена Маркес Сегура, Андерс Драхен, Пертту Хямяляйнен

    Специальная группа по интересам: настоящее и будущее киберспорта в HCI

    Аннотация: Быстро набирая популярность, киберспорт представляет собой явление на пересечении различных точек зрения на взаимодействие человека с компьютером (HCI), относящееся к исследованиям пользователей игр, многогранным аспектам игрового дизайна для производительности и развлечения, дизайну и поддержке социальных или межличностных отношений. взаимодействие, включение vs.токсичность в онлайн-сообществах, визуализация данных киберспорта, субдомены, такие как физический киберспорт, а также связи с образованием и здравоохранением. Эта группа с особыми интересами (SIG) предоставит пространство для исследователей и практиков HCI, чтобы объединить и обсудить темы на пересечении HCI и киберспорта.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *