Pöörisvool

Ajalugu

Esimene inimene, kes pöörisvoolusid uuris, oli matemaatik, füüsik, astronoom ja Prantsusmaa peaminister François Arago (1786–1853). Aastal 1824 uuris ta nähtust, mida prantsuse keeles tuntakse kui magnétisme rotatoire, ja leidis, et voolu juhtivaid materjale saab magneetida. Need uurimised viis lõpule ja seletas lahti Michael Faraday.
Aastal 1834 sõnastas Heinrich Lenz Lenzi seaduse, mis ütleb, et indutseeritud voolu suund on selline, et tema tekitatud magnetväli töötab vastu voolu tekitanud magnetväljale.
Pöörisvoolude avastamise au kuulub aga Léon Foucault'le (1819–1868). 1855. aasta septembris tegi ta avastuse, et vasest ketta pööramiseks vajaminev jõud peab olema suurem, kui ketta serv panna liikuma magneti põhja- ja lõunapooluse vahele. Ühtlasi ketas kuumeneb temas indutseeritud elektrivoolu toimel.
Esimene pöörisvoolude praktiline kasutamine materjalide testimiseks toimus aastal 1879, kui David Edward Hughes leiutas metallurgiliste sorteerimistestide metoodika.

Tõukumine ja hõljumisnähtus

Kiiresti muutuva magnetvälja ning heade elektrijuhtide, nagu vask ja alumiinium, korral tekitab vool magnetväljas diamagneilist laadi tõukumist. Õigete tingimuste korral on võimalik saavutada ka stabiilne hõljumine, seda küll suurte voolukadudega, mida taoline protsess endaga kaasa toob. Seda nähtust kasutatakse ära näiteks prügisorteerimisel, kus alumiiniumpurkides indutseeritakse magnetväli ning seeläbi saab neid teisest prügist eemaldada. Väga tugeva (nt neodüümist tehtud) püsimagneti ja metallmündiga on võimalik nähtust ka ise vaadelda. Nimelt kui magnetit kiiresti mündi kohal edasi-tagasi liigutada ja jälgida, et mündi ja magneti vaheline kaugus oleks võimalikult väike, siis sõltuvalt magneti tugevusest, mündi materjalist ning nendevahelisest kaugusest võib näha, kuidas münt hakkab kaasa liikuma. Nähtus esineb ka siis, kui münt ei sisalda magnetilisi elemente. Teine analoogne näide tuleb olukorrast, kus kukutatakse magnet läbi vasktoru − kukkumine võtab silmnähtavalt kauem aega, kui mõne mittemagnetilise detaili läbi toru kukutamine.
Ideaalsed elektrijuhid võimaldavad voolu kadudeta edasikandmist ning seega tekitatakse pöörisvoolud, mis välistavad ainsagi katse välise magnetvälja poolt uut voolu indutseerida. See omakorda kutsub ka esile magnetilise hõljumise efekti. Kõrvalolevalt videolt on näha, kuidas ülijuhi abiga on tekitatud magnetiline hõljumine. Tegu on Meissneri efektiga, mis oma loomult on kvantmehaaniline nähtus ning seisneb ülijuhi omaduses eemale tõugata kõiki magnetvälja jõujooni, mis tema läheduses on, hetkel, kui toimub ülijuhtivasse olekusse üleminek. Sel hetkel on magnetvälja tugevus ülijuhi asukohas null.

Tõmbumisnähtus

Kui elektrijuhi pind on magnetvälja jõujoonte suhtes risti (90 kraadi all), siis esineb tõukumise asemel magnetvälja allika ja juhi vahel tõmbumine. Indutseeritud voolude tekitatud jõud liigutab elektrijuhti allikale ligemale.

Erinevate metallide määratlemine

Mündiautomaatides kasutatakse pöörisvoolusid selleks, et ära tunda potentsiaalseid sisestatud võltsmünte. Tehnoloogia põhineb meetodil, kus mündi möödumisel püsimagnetist indutseeritakse mündis pöörisvoolud. Sellest tulenevalt mündi veeremine aeglustub. Olenevalt mündi materjalist suundub ta automaatselt edasi kas masinasse või saadetakse ta tagasi sisestajale.

Vibratsiooni ja asukoha tajumine

Pöörisvoolusid kasutatakse teatud tüüpi kaugussensorites, kus nende eesmärgiks on jälgida näiteks võllide vibratsiooni laagrites. See tehnoloogia pärineb aastast 1930, firmast nimega General Electric. Praeguseks kasutatakse neid sensoreidpõhiliselt valdkonnas, mis on seotud turbiinide tehnoloogiaga.

Elektromagnetiline pidurdustehnoloogia

Pöörisvoolupidureid kasutatakse näiteks lõbustuspargis atraktsioonil nimega ameerika mäed, kus vaguneid tuleb tihti suurtel kiirustel pidurdada. Taoline süsteem võimaldab pidurdamist väga täpselt juhtida. Tavaliselt paigutatakse vagunite külge rasked vasest plaadid, mis mööduvad sõidu ajal tugevatest püsimagnetitest. Magnetitest möödumisel tekkiv elektriline takistus vaskplaatides kutsub esile tõmbejõu plaadi ja magnetite vahel. Sarnane tehnoloogia on veel kasutusel raudteesõidukites ja ketassaagides.

Materjalide sisemise struktuuri kontrollimine

Pöörisvoolusid saab kasutada metallide sisemise struktuuri ja kvaliteedi kontrollimiseks mittepurustaval teimimisel (NDT). Nii testimisele kuuluvad näiteks soojusvahetid, lennuki kere osad ning muud vastutusrikkad detailid.