Токи высокой частоты и их применение

Токи высокой частоты имеют свои особенности. Когда такой ток течет по проводнику, то внутри проводника возникают вихревые токи, обусловленные быстрыми изменениями магнитного поля.

Эти изменения магнитного поля внутри проводника таковы, что на оси проводника вихревой ток направлен навстречу основному току, а у периферии проводника вихревой ток идет в сторону основного тока. Таким образом, ток высокой частоты по поперечному сечению проводника распределен неравномерно. Плотность тока в центре поперечного сечения проводника близка к нулю и возрастает по направлению от центра к наружной поверхности проводника.

При очень высокой частоте ток практически идет только по тонкому наружному слою проводника. Это явление называют скин-эффектом (от английского «скин» — кожа). Для таких токов сплошные провода можно заменять тонкостенными трубками.

В настоящее время токи высокой частоты получили широкое применение. Приведем несколько примеров. Для быстрого прогрева и плавления металлических тел применяются высокочастотные плавильные печи. Например, при изготовлении металлических сплавов, в состав которых входят быстро испаряющиеся вещества, плавку производят в специальных закрытых тиглях, которые помещают внутрь катушки, питаемой током высокой частоты. Вихревые токи очень быстро нагревают и расплавляют вещества в тигле.

Аналогичным образом закаливают стальные детали. Деталь на короткое время помещают внутрь катушки, питаемой током высокой частоты. Поверхностный слой детали разогревается вихревыми токами, а внутри металл остается холодным. Когда деталь извлекают из катушки, внутренняя холодная часть детали быстро отнимает тепло у сильно разогретого поверхностного слоя, он резко охлаждается и закаливается. Глубину прогрева, детали можно регулировать временем выдержки детали в катушке и частотой тока. После такой закалки поверхность детали становится твердой и прочной, а внутри металл сохраняет упругость и пластичность.

Для прогрева диэлектриков их помещают внутрь конденсатора колебательного контура, где быстро изменяющееся электрическое поле приводит в колебания диполи диэлектрика. Таким способом производят также сушку древесины, пищевых продуктов; в медицине этим пользуются для прогревания больных органов человеческого тела (электродиатермия), и т. д.