Eddy Current กับ Hysteresis: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

กระแสเอ็ดดี้ถูกสร้างขึ้นโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและอาจเป็นประโยชน์หรือไม่พึงประสงค์ได้ เช่น ในหม้อแปลงไฟฟ้า ฮิสเทรีซีสเป็นปรากฏการณ์ที่วัสดุยังคงความเป็นแม่เหล็กไว้บางส่วนหลังจากถูกสัมผัสกับสนามแม่เหล็กเนื่องจากการจัดตำแหน่งของโดเมนแม่เหล็ก

ประเด็นที่สำคัญ

1. กระแสเอ็ดดี้ถูกเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสหมุนเวียนภายในตัวนำที่สัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน
2. ฮิสเทรีซิสหมายถึงความล่าช้าในการตอบสนองทางแม่เหล็กของวัสดุเมื่ออยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กสลับ และยังนำไปสู่การสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน
3. การสูญเสียกระแสไหลวนสามารถลดลงได้โดยใช้แกนเคลือบ ในขณะที่การสูญเสียฮิสเทรีซิสสามารถลดลงได้โดยใช้วัสดุที่มีการบีบบังคับต่ำ

กระแสเอ็ดดี้คืออะไร?

กระแสเอ็ดดี้คือกระแสไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำในวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า เช่น โลหะ โดยการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กคงที่หรือแปรผันตามเวลา เช่น กระแสสลับ (AC) อาจสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงได้ กระแสเอ็ดดี้ถูกสร้างขึ้นในตัวนำเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กผ่านหน้าตัดเปลี่ยนแปลง กระแสเอ็ดดี้มักใช้ในเครื่องตรวจจับโลหะ โดยจะใช้สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปในการตรวจจับโลหะ นอกจากนี้ยังใช้ในมอเตอร์ไฟฟ้าบางชนิด เช่น ในขดลวดของมอเตอร์เหนี่ยวนำและหม้อแปลงไฟฟ้า

กระแสเอ็ดดี้เกิดจากกฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์ ซึ่งแสดงว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างกระแสไฟฟ้าในตัวนำที่อยู่ใกล้เคียง สนามแม่เหล็กคงที่หรือแปรผันตามเวลาสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงได้ เช่น กระแสสลับ (AC)

เมื่อสนามแม่เหล็กรอบตัวนำเปลี่ยนแปลง กระแสเอ็ดดี้จะถูกสร้างขึ้นในตัวนำ กระแสน้ำวนเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมาเอง ซึ่งตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปตั้งแต่แรกเริ่ม การต่อต้านนี้เรียกว่ากฎ Lenz และเป็นพื้นฐานของการเบรกด้วยกระแสเอ็ดดี้ โดยที่กระแสเอ็ดดี้ถูกใช้เพื่อชะลอความเร็วของมอเตอร์

กระแสเอ็ดดี้เป็นกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวัสดุนำไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก และใช้ในเครื่องตรวจจับโลหะ โดยที่สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงนั้นใช้ในการตรวจจับโลหะ

ฮิสเทรีซีสคืออะไร?

ฮิสเทรีซีสเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเอาต์พุตของระบบไม่ได้สัดส่วนกับอินพุต แต่กลับล่าช้า ปรากฏในเทคนิคต่างๆ เช่น เครื่องกล ไฟฟ้า และแม่เหล็ก ซึ่งเป็นผลมาจากหน่วยความจำหรือประวัติของระบบ และอาจส่งผลให้เกิดความล่าช้าระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของระบบ

ในระบบทางกล ฮิสเทรีซีสเกิดขึ้นเมื่อเอาต์พุตของระบบไม่กลับสู่ค่าเดิมหลังจากที่อินพุตถูกลบออก ตัวอย่างเช่น แท่งโลหะอาจกลับคืนรูปเดิมได้หลังจากโค้งงอและปล่อยออก อย่างไรก็ตาม ปริมาณที่หมุนแล้วจะยังคงอยู่ในโลหะ ทำให้แกนเก็บความทรงจำของอินพุตดั้งเดิม หรือที่เรียกว่าฮิสเทรีซิสแบบยืดหยุ่น  

ในระบบไฟฟ้า ฮิสเทรีซิสเกิดขึ้นเมื่อเอาต์พุตของระบบไม่กลับไปเป็นค่าเดิมหลังจากที่อินพุตถูกลบออก เนื่องจากความจุหรือการเหนี่ยวนำของระบบ ซึ่งกักเก็บพลังงานและอาจทำให้เกิดความล่าช้าระหว่างอินพุตและเอาต์พุต เรียกว่าฮิสเทรีซีสแม่เหล็ก  

ในระบบแม่เหล็ก ฮิสเทรีซิสเกิดขึ้นเมื่อโดเมนแม่เหล็กของวัสดุอยู่ในแนวเดียวกันในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง การทำให้เป็นแม่เหล็กของวัสดุหรือที่เรียกว่าฮิสเทรีซิสแม่เหล็ก จะไม่กลับคืนสู่ค่าเดิมหลังจากที่อินพุตถูกลบออก  

Hysteresis อาจเป็นประโยชน์หรือเป็นผลเสีย ขึ้นอยู่กับการใช้งาน บางครั้งก็สามารถกักเก็บพลังงานได้ เช่น ในแบตเตอรี่ ในกรณีอื่นๆ อาจนำไปสู่ความไม่เสถียรและจำกัดประสิทธิภาพของระบบได้

ความแตกต่างระหว่าง Eddy Current และ Hysteresis

1. Hysteresis ใช้สำหรับการจัดเก็บหน่วยความจำแม่เหล็ก ในขณะที่ Eddy Currents ใช้สำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลาย
2. ต่างจากฮิสเทรีซีสซึ่งสร้างแรงดันไฟฟ้าในแม่เหล็ก กระแสเอ็ดดี้สร้างแรงดันไฟฟ้าในตัวนำ
3. ฮิสเทรีซีสจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัดภายนอก ในขณะที่ Eddy Currents สามารถวัดได้โดยตรง
4. ฮิสเทรีซีสใช้สำหรับการควบคุมพลังงาน ในขณะที่ Eddy Currents ใช้สำหรับการตรวจจับ
5. สนามแม่เหล็กที่ผันผวนทำให้เกิดกระแสเอ็ดดี้ แต่สนามแม่เหล็กที่จ่ายไปจะแสดงฮิสเทรีซิส

การเปรียบเทียบระหว่าง Eddy Current และ Hysteresis

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	กระแสน้ำวน	hysteresis
ที่ผลิตโดย	การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก	สนามแม่เหล็กที่แปรผัน
ใช้สำหรับ	แอปพลิเคชันการตรวจจับ	การควบคุมพลังงาน
เคย	การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสนามแม่เหล็ก	การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสนามแม่เหล็ก
พึ่ง	การเปลี่ยนสนามแม่เหล็กเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า	ประยุกต์สนามให้มีกระแส
เหนี่ยวนําใน	ตัวนำ	แม่เหล็กติดตู้เย็น

อ้างอิง

1. ทฤษฎีการผกผันของกระแสน้ำวน: วารสารฟิสิกส์ประยุกต์: เล่มที่ 73 ฉบับที่ 2 (scitation.org)
2. Systems with Hysteresis – Mark A. Krasnosel'skii, Aleksei V. Pokrovskii – Google หนังสือ

อัพเดตล่าสุด : 29 กรกฎาคม 2023